Mobile Plattformen erweitern den Spielraum von Leichtbaurobotern
Autonom und flexibel
Zur autonomen Fertigung gehört die Verkettung von Maschinen. Mobile Plattformen mit Robotern sind dabei inzwischen zu einer Alternative zu den klassischen Möglichkeiten der Verkettung geworden: Sie bieten mehr Flexibilität und sind, richtig konzipiert, nicht nur technisch, sondern auch wirtschaftlich eine Überlegung wert.
Die Kombination von Plattform und Roboter birgt neue Möglichkeiten: Fanuc hat eine Schnittstelle entwickelt, die unterschiedliche Kombinationen zulässt wie hier mit einem CR-Roboter. (Bild: Fanuc Deutschland GmbH)
Wenn schon Automatisierung, dann aber auch bitte 24/7, auf jeden Fall aber so autonom wie möglich. Auf dem Vormarsch sind hier bei der Verkettung von Maschinen fahrende Plattformen mit montiertem Roboter. Für einen unterbrechungsfreien Betrieb stellt sich bei solchen mobilen Robotern die Frage: Wie versorge ich das System mit Energie? Dazu bieten sich vor allem zwei Varianten an: eine Energieversorgung an Bord oder eine Ladestation am jeweiligen Einsatzort, wo sich das FTS andockt. Ein mitfahrender Energiespeicher treibt die zu bewegende Masse nach oben, dafür ist das mobile System vor Ort unabhängig und kann ohne größeren Aufwand an jeder Maschine eingesetzt werden. Induktive Ladestationen erleichtern das FTS, dafür fallen Kosten für Ladestationen an.
Leichtbauroboter, wie die Roboter der CRX-Baureihe von Fanuc, bringen ein Eigengewicht von 39kg auf die Waage und verfügen über eine Traglast von 10kg sowie eine Reichweite von 1.418mm, und sind damit deutlich leichter als ein vergleichbarer Industrieroboter. So wie ein leerer Kofferraum zum energiesparenden Autofahren beiträgt, senken CRX-Leichtbauroboter eben auch den Energieverbrauch. Ein FTS mit einem solchen adaptierten Roboter kann dann auch deutlich länger autonom fahren, bevor es wieder einen Ladepunkt ansteuern muss. Grundsätzlich muss das FTS als Plattform ausreichend steif sein. Schließlich soll der montierte Roboter auch mit der vorgesehenen Genauigkeit arbeiten können. Auch hier eignen sich Leichtbauroboter, weil deren dynamische Kräfte entsprechend geringer sind als bei herkömmlichen Industrierobotern.
Der Datenaustausch über OPC UA erlaubt es, einen Fanuc-Roboter auf handelsüblichen FTS zu adaptieren, wie hier von Henkel&Roth. (Bild: Henkel + Roth GmbH)
Sicherheit und technische Machbarkeit
Sicherheit ist neben technischer Machbarkeit und ausreichender Wirtschaftlichkeit die dritte Säule. Aktuell gibt es häufig den Ansatz, mobile Manipulation als sequentielle stationäre Manipulation auszulegen. Die Bewegung der Plattform und die Bewegung des Roboterarms finden also nicht gleichzeitig statt. Damit können die sicheren Geschwindigkeiten der beiden Systeme getrennt voneinander betrachtet werden. Soll der Roboter auf der Plattform während des Transportes eine Aufgabe erledigen, muss entweder ein in sich sicherer Cobot wie ein CRX-Roboter oder ein klassischer Industrieroboter mit zusätzlicher Sensorik, z.B. einer DCS-Software, eingesetzt werden. Ein Beispiel für die zweite Variante ist der Apas von Bosch mit einem LR-Mate-Roboter. Die zusätzliche Sensorik können auch die Sensoren der mobilen Plattform zur Umfelderkennung sein, wie z.B. Laserscanner.
Universelle Schnittstelle
Werden eine mobile Plattform und ein Roboter miteinander kombiniert, haben beide Subsysteme in der Regel ein eigenes Software-/Betriebssystem, das für die speziellen Belange ausgelegt ist. Für das fertige System ist die Entscheidung zu treffen, ob die Intelligenz eher im FTS oder eher im Roboter bzw. der jeweiligen Steuerung untergebracht werden soll. Prinzipiell lassen sich beide Intelligenzzentren nebeneinander betreiben und beim Wechsel zwischen Fahr- und Handling-Aufgabe jeweils durch einen Handshake die Steuerung übergeben.
Mit dem Ziel der steckerfertigen Anschlussmöglichkeit sind Roboterhersteller wie Fanuc auch mit FTS-Herstellern in Kontakt, um die erforderliche Konnektivität herzustellen. Noch ist es geraten, für eine entsprechende Lösung einen Integrator einzubinden. So einfach wie es ist, eine App aufs Smartphone zu laden, ist es bei der Umsetzung einer kundenindividuellen Lösung mobiler Robotik nicht. Aber Ziel von Fanuc ist es, Pakete zu entwickeln, die man gemeinsam mit Integrator und Kunde ertüchtigen kann. Dazu dient auch das inzwischen erweiterte Portfolio an Leichtbaurobotern der CRX-Baureihe mit ihrer sehr einfachen und intuitiven Drag& Drop-Programmierung.
Bei Fanuc geht man davon aus, ein möglichst breites Spektrum an Robotern für den mobilen Einsatz bereitzustellen. Um nicht für jeden Roboter und jedes FTS die Schnittstelle neu auslegen zu müssen, hat man sich auf eine weitgehend universelle Schnittstelle konzentriert. Unter anderem der Datenaustausch über den Standard OPC UA erlaubt es, einen Fanuc-Roboter auf handelsüblichen FTS zu adaptieren. So wird aus einer autonomen Transportplattform ein mobiler Manipulator, zu sehen auch als Messe-Case auf der diesjährigen Automatica.
Die skalierbaren Standards erweitern das Angebot technischer Lösungen bei der Maschinenverkettung. Die Verkettung über Roboter an Linearachsen, über Transportbänder oder die reine Transportfunktion von Maschine zu Maschine (manuell oder per FTS automatisiert) wird nun ergänzt um eine sehr flexible Lösung. Um von einer reinen Transportplattform zu einem mobilen Manipulator zu kommen, braucht es zusätzliche Komponenten, den möglichst flexiblen Manipulator und eine vielseitig nutzbare Greiferlösung. Derart vielseitige Greifer geraten in der Praxis schnell zu einer komplexen Sonderlösung. Werden an den verschiedenen Arbeitsstationen des mobilen Roboters unterschiedliche Aufgaben gefordert, ist möglicherweise ein Greiferwechselsystem statt eines aufwendigen Multifunktionsgreifers eine praktikable Lösung. Für den Roboterhersteller ist es wichtig, eine klare Schnittstelle bereitzustellen.
