Kollaborative Roboter – Kooperation statt Rationalisierung
Kollaborative Roboter sind spezielle Industrieroboter, die mit Menschen zusammen arbeiten, um sie bei bestimmten Arbeitsschritten zu entlasten. Die sogenannten Cobots bedienen sich modernster Regelungs- und Sensortechnik, sodass konventionelle Schutzeinrichtungen entbehrlich sind.
Die Freiheitsgrade – six degrees of freedom (6DoF)
Um den Aufbau von Industrierobotern zu verstehen, sei kurz auf den Begriff der Freiheitsgrade eingegangen.
Diese beschreiben die möglichen Bewegungen im dreidimensionalen Raum. Ein Körper ist in der Lage, durch lineare Bewegung (Translation) sich entlang der x-, y- und z-Achse zu bewegen. Auf der x-Achse bewegt sich der Körper nach links und rechts und auf der y-Achse bewegt er sich vor und zurück. Die Höhe verändert sich entlang der z-Achse.
Die Kombination mit der Rotation um diese Achsen (Nicken um die x-Achse, Rollen um die y-Achse und Gieren um die z-Achse), verleiht einem Roboter sechs Freiheitsgrade, sodass er jeden Punkt in einem Raum theoretisch erreichen könnte.
Industrieroboter für verschiedenste Anwendungen
Die mannigfaltigen Herausforderungen der unterschiedlichsten industriellen Branchen machen eine einzige Patentlösung für alle Anwendungsfälle unmöglich. Die Industrierobotik hat in den letzten Jahrzehnten verschiedenste Roboter und Automatisierungssysteme entwickelt, um den hohen Anforderungen des produzierenden Gewerbes gerecht zu werden.
Modulare Linearroboter (Portalroboter)
Linearroboter bewegen sich je nach Ausführung entlang der x-, y- und z-Achse. Mitunter statten Entwickler den Roboter mit einer weiteren Drehachse aus, sodass er auf bis zu vier Freiheitsgrade kommt.
Diese Portalroboter sind vielseitig und leicht konfigurierbar. Sie kommen daher für alle möglichen Anwendungen infrage.
Delta Roboter
Delta Roboter sind Parallelarmroboter und besitzen eine Stabkinetik. Namensgebend ist die Form der mindestens drei Arme dieses Industrieroboters, die durch Kreuzgelenke mit der Basis verbunden sind. Sie ist dem griechischen Buchstaben Delta ähnlich.
Drei bis vier Freiheitsgrade und seine enorme Geschwindigkeit machen Delta Roboter äußerst beliebt für Sortier- und Montageaufgaben an Fließbändern.
Gelenkarmroboter
Der Gelenkarmroboter ist dem menschlichen Arm nachempfunden. Er hat je nach Anwendungsfall vier bis sechs Freiheitsgrade. Manchmal erhält er zur Erhöhung seiner Reichweite eine siebte Achse, auf der er noch weiter linear verfahren kann.
Die Industrierobotik hat mit dem Gelenkarmroboter eine Lösung geschaffen, die flexibel einsetzbar ist. Diese Art des Roboters ist in allen Bereichen der Industrie zu finden. Palettier-, Greif-, Prüf- und Schweißanwendungen sind charakteristische Einsatzgebiete für Knickarmroboter, wie Entwickler sie ebenfalls bezeichnen.
Was sind kollaborierende Roboter?
Ein kollaborativer Roboter nimmt in der Industrierobotik eine Sonderstellung ein. Er arbeitet nicht nur für oder anstelle des Menschen, sondern mit ihm zusammen.
Da hierbei eine erhöhte Kollisionsgefahr besteht und herkömmliche Schutzeinrichtungen wie Schutzzäune definitionsgemäß nicht umsetzbar sind, ergeben sich hohe Ansprüche an die Sensorik des Cobots.
Wie funktioniert ein Cobot? Wie unterscheiden sich kollaborative Roboter von Industrierobotern?
Die Industrierobotik unterscheidet kollaborative Roboter von normalen Industrierobotern gemäß folgender Punkte:
- Ein kollaborativer Roboter befindet sich nicht hinter Schutzeinrichtungen, sondern in einem kooperativen Arbeitsumfeld
- Ein kollaborativer Roboter übernimmt Aufgaben, die für Menschen zu gefährlich wären.
- Cobots sind intelligent: Sie stehen sofort still, sobald sie eine Kollision erfassen.
- Kollaborative Roboter sind einfach zu programmieren und flexibel einsetzbar.
- Cobots sind nicht ortsgebunden und nahezu überall einsetzbar.
Wo werden Cobots eingesetzt?
Kollaborative Roboter werden dort eingesetzt, wo ein Mensch gefährdet oder überfordert wäre. Sie übernehmen Montagearbeiten und helfen Mitarbeitern beim Befördern sowie Halten schwerer, scharfer, spitzer oder heißer Bauteile.
Oft unterstützen Cobots Menschen mit Behinderung, damit sie wieder am Arbeitsleben teilhaben können.
Was kostet ein Cobot?
Wenn Sie einen kollaborativen Roboter kaufen möchte, werden Sie überrascht sein, dass einfache Modelle bereits ab 5.000 EUR zu erwerben sind. Die Preise richten sich maßgeblich nach den Anforderungen an Tragkraft, Freiheitsgrade, Reichweite und Genauigkeit der Roboter. Weiterhin spielen Service und Qualitätsmerkmale eine entscheidende Rolle, sodass es preislich keine Obergrenze gibt.
Bei der Beschaffung muss bedacht werden, dass sogar teure Modelle sich nach nur durchschnittlich 200 Tagen bereits amortisiert haben.
Was erwartet uns in der Zukunft?
In Produktionshallen sind kollaborative Roboter inzwischen unentbehrlich. Durch ihre Flexibilität und Beweglichkeit eignen sie sich für zahlreiche Einsatzgebiete in den unterschiedlichsten Branchen.
Sie haben den Einzug in den Arbeitsalltag längst geschafft und sind auch in Zukunft unentbehrliche Helfer bei Aufgaben, die für Menschen zu schwer oder gefährlich wären.
Stark gesunkene Preise, stetig tiefergehende Spezialisierung und kurze Amortisationszeiten werden auch in den nächsten Jahren dafür sorgen, dass immer mehr Unternehmer auf Cobots setzen werden, um weiterhin wirtschaftlich arbeiten zu können und konkurrenzfähig zu bleiben.
