Schwerpunkte

Menschen und Roboter

Mit Cobots zieht die Zukunft in die Fabriken ein

18. März 2021, 06:00 Uhr   |  Keith Ogboenyiya

Mit Cobots zieht die Zukunft in die Fabriken ein
© PopTika | Shutterstock

Als Zuarbeiter des Menschen geben kollaborative Roboter dem Menschen in Zukunft mehr Möglichkeiten, seiner Kreativität freien Lauf zu lassen, meint Keith Ogboenyiya, Vice President of Systems and Engineering Marketing von Texas Instruments.

Die mit dem 21. Jahrhundert verbundenen Träume von fliegenden Autos und Robotern als Hilfe im Haushalt haben sich noch nicht verwirklicht. Anders ist es in den Fabriken, wo uns Fortschritte in der Halbleitertechnik bereits einen Eindruck davon vermitteln, wie die Zukunft sein wird.

Seit Jahrzehnten schon sind Roboter ein entscheidendes Element bei der Automatisierung von Prozessen, allerdings arbeiteten sie aus Sicherheitsgründen stets räumlich abgetrennt von Menschen.

Die mit dem 21. Jahrhundert verbundenen Träume von fliegenden Autos und Robotern als Hilfe im Haushalt haben sich noch nicht verwirklicht. Anders ist es in den Fabriken, wo uns Fortschritte in der Halbleitertechnik bereits einen Eindruck davon vermitteln, wie die Zukunft sein wird.

Seit Jahrzehnten schon sind Roboter ein entscheidendes Element bei der Automatisierung von Prozessen, allerdings arbeiteten sie aus Sicherheitsgründen stets räumlich abgetrennt von Menschen.

Innovationen haben mittlerweile aber dafür gesorgt, dass kollaborative Roboter – Cobots – enger mit ihren menschlichen Teammitgliedern zusammenarbeiten können.

Basierend auf maschinellem Lernen und ausgestattet mit ausgefeilter Sensortechnik, können Cobots ohne Sicherheitsbedenken Hand in Hand mit Menschen tätig sein und ihnen gefährliche, eintönige und immer komplexer werdende Aufgaben abnehmen. Cobots verändern das Aussehen von Fertigungsstraßen und könnten auch die bisherigen Konzepte der industriellen Produktion verändern, wenn Hersteller zur Steigerung der betrieblichen Effizienz kombinierte Teams aus Robotern und Menschen zusammen einsetzen [1].

Die Halbleitertechnik ermöglicht Fortschritte in der Motorregelung, der Sensorik und der industriellen Kommunikation, mit deren Hilfe sich Cobots in einer Fabrikhalle sicher und effizient einsetzen lassen. Moderne Halbleiterschaltungen werden auf vier Arten die nächste Generation von Robotern verändern.

1. Kleine Abmessungen für mehr Autonomie

Roboter, die schwere Produkte wie etwa Automobile zusammenbauen, sind groß und imponierend. Cobots dagegen sind kleiner und portabler und lassen sich an bestimmte Aufgaben anpassen. Ermöglicht werden diese kleineren Cobots durch eine Verringerung des Platzbedarfs, was die Unterbringung von immer mehr Elektronik in immer kleineren Einheiten gestattet, ohne dass Abstriche an der Energieeffizienz oder der Genauigkeit erforderlich sind.

Letztendlich werden kleinere Cobots der Industrie die Bedienung von Nischenmärkten erlauben, ohne dass größere Änderungen an den Produktionslinien vorgenommen werden müssen.

2. Sensortechniken verbessern die Agilität

Industrieroboter früherer Generationen besaßen Bewegungssteuerungen mit sechs bis acht Achsen bzw. Freiheitsgraden, um ihre Bewegungen zu koordinieren. Im Gegensatz dazu können Cobots mit Dutzenden von Achsen agieren, was deutlich detailliertere und präzisere Bewegungen gestattet.

Sensortechniken, wie etwa die von Texas Instruments entwickelten industriellen Millimeterwellen-ICs (mmWave) [2], machen genau diese Präzision möglich. Kameras und die mmWellen-Technik helfen Cobots, Personen und deren Bewegungen zu detektieren, sodass eine sichere Zusammenarbeit möglich ist.

Damit Cobots die Daten rasch analysieren und Echtzeit-Entscheidungen fällen können, ist eine schnelle Kommunikation ebenso nötig wie die von Halbleiterbausteinen gebotene Verarbeitungsleistung. So ist die Kommunikation zwischen Kamera, Sensor und lokaler Verarbeitungseinheit in Echtzeit möglich. Diese Anforderungen treiben die Entwicklung von immer schnelleren  Kommunikationsstandards und die Umstellung von Industrieprotokollen wie etwa von EtherCAT auf Gigabit EtherCAT voran.

3. Maschinelles Lernen für mehr Effizienz

Fortschritte im Bereich Machine Learning [3] sind ein weiterer Faktor für den zunehmenden Einsatz von Cobots. Die Ausführung ihrer Aufgaben erlernen Cobots, indem sie Menschen dabei zusehen und die Tätigkeiten anschließend anderen Cobots beibringen, indem sie die entsprechenden Informationen über lokale Verbindungen oder direkt in die Cloud übertragen.

In der Warenwirtschaft, in der Lagerverwaltung und in der Auftragsabwicklung eingesetzt, könnten Cobots langfristig ihren eigenen Betrieb und die Produktionszeitpläne steuern, um mit den Schwankungen von Angebot und Nachfrage umzugehen

4. Steigende Effizienz öffnet weitere Anwendungen

Zum Einsatz kommen Cobots auch in der Telemedizin, in der Versorgung älterer Menschen und in Branchen wie dem Bergbau oder der Öl- und Gasförderung. Ein weiteres sinnvolles Betätigungsfeld für Cobots kann auch der Bildungssektor sein.
Cobots werden den Menschen in der Arbeitswelt niemals ganz ersetzen können. Was sie aber leisten können, ist, die Genialität der Menschen freizusetzen, damit sie flexibler und effizienter arbeiten und besser auf die Wünsche der Kunden eingehen können.

Literatur

[1] Wilson, H. J.; Daugherty, P. R.: Collaborative Intelligence: Humans and AI Are Joining Forces. Harvard Business Review, 2018, H. Juli-August, https://hbr.org/2018/07/collaborative- intelligence-humans-and-ai-are-joining-forces.

[2] Industrial mmWave sensors. Texas Instruments, Website, www.ti.com/sensors/mmwave-radar/industrial/overview.html.

[3] Wasson, S.: Preparing for disruption. Texas Instruments, 13.10.2020, https://news.ti.com/blog/2020/10/13/preparing- for-disruption.

Der Autor

Ogboenyiya-Keith von Texas-Instruments.
© Texas Instruments

Keith Ogboenyiya von Texas-Instruments.

Keith Ogboenyiya

Vice President der Systems Engineering and Marketing Organisation von Texas Instruments hat im Lauf seiner Karriere, in der er sich industrie- und automobilspezifisches Fachwissen sowohl im Analog- als auch im Embedded-Mikroprozessor-Bereich aneignete, mehrere Führungspositionen bekleidet. Er arbeitet bereits seit über 16 Jahren für TI und begann seine Laufbahn als Applikationsingenieur, wechselte später ins Produktmarketing und leitete Teams für die C2000-Echtzeit-Controller und Motortreiber.

Ogboenyiya studierte Elektrotechnik (Bachelor) am Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) in Atlanta, USA, und Mathematik (Bachelor) am Morehouse College, Atlanta, USA. Zurzeit gehört er dem Vorstand der School of Electrical and Computer Engineering an der Georgia Tech an.

Auf Facebook teilen Auf Twitter teilen Auf Linkedin teilen Via Mail teilen

Verwandte Artikel

Texas Instruments, Texas Instruments Deutschland GmbH