Bildverarbeitungstechnik und Sensoren schützen den Monteur
Mensch und Maschine arbeiten im Team

Der Roboter wird zum echten Assistenten: Fortschritte in der Bilderkennung, Bildverarbeitung und Sensorik ermöglichen es ihm immer besser, Hand in Hand mit dem Menschen zu arbeiten. Während heute noch das Gros der Roboter in der Automobilindustrie zum bloßen Schweißen eingesetzt wird, zeichnen sich bereits in neuen BranchenWachstumspotenziale ab.

HB HANNOVER. In komplexen Fertigungsumgebungen können Roboter in Zukunft als wahre Produktionsassistenten dienen. Typische Aufgaben: Unsortierte Teile greifen, diese zu einer Werkzeugmaschine oder einem Montagearbeitsplatz transportieren oder bei der Montage assisitieren.

Wie der industrielle Arbeitsplatz der Zukunft und damit die Kooperation zwischen Mensch und Maschine aussehen könnte, untersuchen zurzeit Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) gemeinsam mit Kollegen beim Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK). "Inzwischen sind die technischen Voraussetzungen erreicht, die strikte Trennung zwischen Automatisierung und Handarbeitsplätzen aufzuheben und damit neue Rationalisierungspotenziale zu erschließen", erklärt Stefan Thiemermann vom Fraunhofer IPA.

Während der Mensch mit seinen Händen über ein einzigartiges Universalwerkzeug verfügt und sich schnell auf die unterschiedlichsten Situationen einstellen kann, liegt die Domäne der Roboter in der schnellen und präzisen Ausführung einfacher, wiederkehrender Tätigkeiten. Die IPA-Forscher sind auch eingebunden in das in Hannover präsentierte Projekt Morpha, dessen Ziel es ist, den Roboter zum Produktionsassistenten weiter zu entwickeln. Unter der Führung von Daimler-Chrysler, der Dassault Systemes Tochter Delmia und dem Roboterhersteller Reis wurde ein erster Teamarbeitsplatz realisiert und bei Daimler-Chrysler installiert. Hier arbeiten der Automat und der Werker Hand in Hand: Der Roboter greift schwere Teile und hält sie so, dass der Werker zusätzliche Bauteile montieren kann.

Um sicherzustellen, dass sich Arbeiter und Roboter nicht ins Gehege kommen, kontrolliert ein Bildverarbeitungssystem den Produktionsprozess. Eine flexible Abstandsüberwachung schützt den Menschen vor der Maschine. Mehrere Kameras melden Position der beiden Akteure, Geschwindigkeit und Beschleunigung der exponiertesten Punkte an ein Kontrollsystem weiter. Dieses ermittelt daraus mit Hilfe einer neu entwickelten Software den jeweils kürzesten Abstand zwischen ihnen. Diese Distanz wird mit einem sicherheitstechnisch zulässigen Abstand verglichen. Der hängt ab von der aktuellen Situation, etwa den Momentangeschwindigkeiten von Mensch und Roboter, aber auch von Fixgrößen wie dem Brems-Verhalten des Roboters oder der Verarbeitungsgeschwindigkeit des Gesamtsystems.

Damit der Roboter auch empfindliche Teile sicher greifen kann, werden die Automaten mit immer mehr Elektronik ausgestattet. So kann zum Beispiel die neue Generation einer Roboter-Hand, in die neben 13 Aktoren rund 100 Sensoren integriert sind, beinahe gefühlvoll greifen. Speziell bei sehr kleinen Mikrosystemen ist eine präzise Positionierung und ein schonender Umgang bei der Montage wichtig. Auf der Messe in Hannover stellen Forscher vom Institut für Robotik und Mechatronik einen Roboterarm vor, der eine Tasse Kasse servieren kann - ohne diese zu verschütten. Dem 14 Kilogramm schweren Roboterarm gelingt es außerdem, einen zugeworfenen Ball aus der Luft zu fangen.

Der rasante Fortschritt in der Sensortechnik, die zunehmende Entwicklung "lernfähiger" Software und die Produktion immer leistungsfähigerer Mikrochips lässt Wissenschaftler und Konstrukteure auf der Hannover Messe hoffnungsvoll in die Zukunft blicken. So ist sich Thomas Christaller, der in St. Augustin bei Bonn am GMD-Forschungszentrum Informationstechnik das Institut für Autonome Intelligente Systeme leitet, sicher: "Die vergangenen 20 Jahre beherrschte der Computer. Die kommenden Jahrzehnte gehören dem Roboter."

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