Haptische Sensoren verleihen Industrierobotern Tastsinn

Neue Arbeitsfelder erschließen

Monotone und repetitive Aufgaben in strukturierten Produktionsumgebungen werden heute bereits zu einem großen Teil automatisiert. Über diese Anwendungsbereiche hinaus kommt die industrielle Automatisierung jedoch schnell an ihre Grenzen. Haptische Sensoren verleihen Industrierobotern Tastsinn und erweitern somit die Automatisierungsmöglichkeiten.

Haptische Sensoren erweitern die Möglichkeiten der Automatisierung, verbessern aber auch die Performance bereits bestehender Applikationen. (Bild: OptoForce Ltd.)

Mit einer Dichte von 301 installierten Industrierobotern pro 10.000 Arbeitskräfte ist Deutschland das am viertstärksten automatisierte Land der Welt – nur übertroffen von Südkorea, Singapur und Japan. Auch Leichtbauroboter, die ohne Schutzumhausung direkt neben oder in Kollaboration mit Menschen arbeiten, haben in den letzten Jahren einen Beitrag zu dieser Quote geleistet. Doch damit eine Aufgabe sich allein mit der Kombination aus Roboterarm und Endeffektor automatisieren lässt, muss sie eine ganze Reihe an Anforderungen erfüllen. So muss es sich bei den Werkstücken z.B. um Objekte mit standardisierten Maßen handeln, die außerdem aus schwer verformbaren Materialien bestehen. Weiterhin ist es notwendig, dass sich die Objekte immer exakt an den im Roboter vorprogrammierten Positionen befinden. So werden heute in erster Linie monotone und repetitive Aufgaben, die geringe Ansprüche stellen, automatisiert.

Die neuen Sensoren samt mitgelieferter Software-Pakete sind u.a. kompatibel mit den Leichtbaurobotern von Universal Robots oder Kuka. (Bild: OptoForce Ltd.)

Automatisierung anspruchsvoller Prozesse

Übersteigt die Komplexität eines Prozesses das Schema F, geriet die Automation bisher schnell an ihre Grenzen – und steckt deswegen in großen Bereichen der Industrie auch heute noch in den Kinderschuhen. Unstrukturierte Produktionsumgebungen und empfindliche Materialien sind nämlich keineswegs ein Ausnahmefall. Sie erfordern von einem Roboter Fingerspitzengefühl und die Anpassung der Wegpunkte in Echtzeit, um das gewünschte Resultat zu erzielen. OptoForce, Hersteller von haptischen Sensoren, hat sich genau diesem Problem angenommen und verleiht Leichtbaurobotern Tastsinn. Die Sensoren des Unternehmens bieten neue Anwendungsmöglichkeiten und der Automatisierung damit neue Perspektiven. Wirft man dieser Tage einen Blick auf industrielle Produktionshallen im deutschen Sprachraum, werden viele – auch sehr monotone – Arbeitsschritte von Menschen getätigt. Von menschlichen Händen, die vorsichtig mit empfindlichen Materialien umgehen, die in der Montage spüren, ob Teil A richtig mit Teil B verbunden wurde, die entgegenkommenden Kollegen ausweichen, statt sie umzurempel, die sich in einem unstrukturierten Arbeitsumfeld die richtigen Teile zusammensuchen. Konzerne reagieren auf diesen Umstand seit Jahren und Jahrzehnten mit der Verlegung von einfachen Produktionsschritten in Niedriglohnländer, während der Mittelstand hier oftmals eine teure und nur bedingt effiziente regionale Lösung finden muss. OptoForce bietet eine Möglichkeit, neue Prozesse zu automatisieren und somit die Effizienz einer Produktion zu steigern.

Vorteile gegenüber visuellen Sensoren

Egal ob zur Automation neuer oder zur Verbesserung bestehender Prozesse, als Monitoring-Tool zur Verbesserung der Arbeitssicherheit oder innerhalb einer Smart Factory, Tastsensoren lassen sich vielseitig einsetzen. Die haptischen Sensoren werden zwischengeschaltet zwischen Roboterarm und Endeffektor, eine robuste Schicht aus elastischem Kunststoff misst die wirkenden Kräfte entlang der XYZ-Achse, sogar bei bis zu 200 Prozent Überlastung. Bis zu 600 Prozent Überlastung vertragen sie ohne bleibende Schäden. Die Sensoren messen rund 1.000 Prozessdaten pro Sekunde – und geben dem Roboter unmittelbar Rückmeldung, ob er seinen Kurs zum gewünschten Ziel anpassen muss. Dieser Datenfluss bietet mehrfache Vorteile gegenüber visuellen Sensoren oder Kameras, denn diese handeln auf Basis starren Inputs. Die Lieferung bzw. Auswertung von und Reaktion auf Prozessdaten in Echtzeit ist nur in wenigen Fällen möglich – und mit erheblichem Aufwand verbunden. In unstrukturierten Produktionsprozessen – im Sinne von Werkstücken, die sich nicht immer exakt am selben definierten Ort befinden – bieten haptische Sensoren somit Vorteile. Auch bei vielen strukturierten Prozessen schlägt die Hand das Auge – z.B. bei der Feinmontage von Bolzen in eine Öffnung ohne Spielraum oder im Umgang mit glänzenden Oberflächen. In solchen Anwendungen lässt sich die Fehleranfälligkeit von Robotersystemen durch die Implementierung der Sensoren reduzieren.

Schnelles Einrichten mit integrierter Lösung

OptoForce bietet ein integriertes Komplettpaket an: Die Sensoren sind mit standardisierten Schnittstellen leicht zu integrieren – und aufgrund mitgelieferter Software-Applikationen innerhalb weniger Minuten einsatzbereit. Das mitgelieferte Software-Paket beinhaltet eine Vielzahl industrieller Standardapplikationen wie u.a. Palettierung, Polieren, Stapeln oder Handführung, und wird stetig um neue Anwendungen erweitert. Aufgrund der intuitiven Integration in die Bedienoberfläche des Roboterarms, können auch ungeschulte Mitarbeiter ohne Programmierkenntnisse die entsprechenden Applikationen in kurzer Zeit umsetzen. Die Software ist kompatibel mit den Roboterarmen von Herstellern wie Universal Robots und Kuka, auch für ABB- und Yaskawa-Roboter sollen Pakete folgen.