Cobots und KI

Andreas Mühlbauer,

Roboter lernen Montage

Für viele Unternehmen, insbesondere kleine und mittlere, ist ein breiter Einsatz von Robotern in der Montage oder der Qualitätssicherung nicht leicht zu rechnen. Selbst günstige Roboter erzeugen zu viel Aufwand und machen zu unflexibel. Neuartige Steuerungen versprechen Abhilfe.

Der Umgang des Roboters mit unbekannten Situationen sowie Varianzen rückt die Automatisierung von Handarbeitsplätzen in den Bereich des Möglichen. © Micropsi

Ein Klassiker: Eine große Marke, vielleicht für Haushaltsgeräte, fragt bei einem kleinen Zulieferer an: „Könnt Ihr dieses Teil für ein neues Produkt von uns fertigen?“ Der Zulieferer sagt zu, macht ein Sample, gewinnt den Auftrag und stellt ein paar Tische auf, an denen das Teil montiert wird. Viel zu verlieren hat der Betrieb anfangs nicht, die Investition bleibt überschaubar. Über die Jahre wächst der Umsatz mit dem Teil und an den Montagetischen ist Betrieb. Konsistente Qualität zu liefern, wird mit den steigenden Stückzahlen allerdings immer schwieriger, und die zuverlässigsten Mitarbeiter wären bei neuen Produkten besser eingesetzt.

Ein großes Unternehmen würde in einer solchen Situation automatisieren. Ein Zulieferer aber ist abhängig von einem Endprodukt, auf dessen Erfolg er kaum Einfluss hat und verfügt daher nicht über den Planungshorizont seiner Auftraggeber. Für einen kleinen Betrieb scheint der Einsatz eines Roboters in der Montage deswegen fast undenkbar. Die Hardware muss nicht nur gekauft, sie will auch programmiert und stabil in Betrieb genommen werden. Nicht zuletzt muss das Wissen über die Anwendung für den Fall von Störungen verfügbar bleiben.

Anzeige

Das größte Problem aber ist, dass vor dem Montageplatz im Wertstrom nichts „roboterfähig“ ist: Es gibt Trolleys für das Material und die Vorprodukte haben Fertigungstoleranzen, die menschlichen Mitarbeitern gar nicht auffallen, für Roboter aber ein unüberwindliches Hindernis sind. Es wäre enorm teuer, die Materialzuführung so genau auszulegen, dass Roboter damit zurechtkämen. Werkstückträger und präzise gefertigte Vorrichtungen müssten gebaut oder gar konstruktive Veränderungen an Vorprodukten vorgenommen werden.

Roboter selbst, zumindest für Nutzlasten von zehn Kilogramm oder weniger, sind mittlerweile erschwinglich geworden und auch immer leichter zu programmieren. Oft kommen Betriebe mit einem ersten Test-Cobot und ein bisschen Zeit zum Experimentieren für einen jungen Mitarbeiter schon erstaunlich weit. Gerade wer ein bisschen Konstruktions-Know-how im Unternehmen hat und Kleinigkeiten wie Finger für einen elektrischen Greifer selbst herstellen kann, hat sogar Chancen, ohne Systemintegrator auszukommen.

Das Problem mit der Präzision allerdings bleibt: Wird das Material mit Toleranzen in Form oder Position zugeführt, oder muss es in eine Maschine eingelegt werden, die nicht immer gleich stehen bleibt, hilft es nicht, dass der Roboter einfach zu programmieren ist. Wenn es überhaupt funktionieren soll, muss eine Kamera her und das Werkstück einmessen.

KI-getrieben steuern statt messen

Eine Alternative zum Vermessen von Situation oder Werkstück ist eine KI-getriebene Echtzeitsteuerung. Dabei wird nicht versucht, einer Kamera ein immer fehleranfälliges Muster vorzugeben, das sie im Bild bei der Messung einmalig finden soll. Stattdessen sucht sich ein neuronales Netz die für die richtige Bewegung relevanten Merkmale selbst und steuert den Roboter anhand dieser Merkmale kontinuierlich durch seine Bahn. Das Erzeugen der eigentlichen Positionierungs-Fähigkeit gelingt Mitarbeitern auch ohne KI-Kenntnisse. Dazu muss dem Roboter das Ziel nur einige Male in typischerweise vorkommenden Varianten gezeigt werden. Die KI-Steuerung leitet aus Kamerabildern und gezeigten Positionen eine Art Bewegungsintuition für den Roboter ab, die ihm den Umgang auch mit unbekannten Situationen ermöglicht.

Mit einer solchen Option rückt die Automatisierung von Handarbeitsplätzen, beispielsweise in der Montage – wie im oben skizzierten Szenario – in den Bereich des Möglichen. Die Kosten für Roboter, Werkzeug und KI-Steuerung liegen im finanziellen Rahmen für Projekte, die sich nach einigen Monaten schon rentieren müssen, und die Systemintegration ist keine große Sache. Nur der Arbeitsplatz muss verändert und nicht die ganze Produktion roboterfähig gemacht werden. Kleine Roboter lassen sich außerdem oft mobil an verschiedenen Orten oder nur zeitweise einsetzen. Da auch die KI-Steuerung so viele Fähigkeiten lernen kann, wie eben gebraucht werden, ist ein sehr flexibler Einsatz solcher Roboterkonfigurationen möglich.

Installiert werden derartige Systeme heute vor allem für Handling-, Montage- oder Testaufgaben wie das Einlegen von Spritzgussteilen in Vorrichtungen fürs Bedrucken, Einhängen von Federn, Entnahme von Metallteilen zum Wiegen, Verfüllen von Bohrungen an nicht genau bekannter Stelle oder Dichtigkeitsprüfung von Lötstellen. Bei all diesen Anwendungen kommen spezielle Werkzeuge am Roboter zum Einsatz; die Maschine und die KI-Steuerung sind vom Bediener vor Ort auf die jeweiligen Aufgaben und Werkzeuge konfigurierbar.

Das Feld entwickelt sich schnell

Der Einsatz von KI in der Industrierobotik steht ganz am Anfang. Es wird in nicht allzu ferner Zukunft noch leichter möglich sein, Bewegungs-Know-how von Menschen an Roboter zu übertragen. KI, Kameras und Kraftsensorik sind für Roboter, was Touchscreens für Mobiltelefone waren: die natürliche Art, ihnen mitzuteilen, was man von ihnen will. 

Ronnie Vuine, CEO von Micropsi

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige

Industrie-PC

Roboter-Teaching ohne Programmieren

Roboter sind das Rückgrat der smarten Fabrik. Zunehmend findet man die digitalen Helfer aber auch in anderen Umgebungen. Eine neue Lösung macht den Robotereinsatz auch für kleine und mittlere Unternehmen in vielen Branchen interessant.

mehr...

Greiferportfolio

Cobots effizient einsetzen

Für den effizienten Einsatz der Cobots aus dem Hause Techman erweitert Hilpert Electronics sein Greifersortiment durch die Produkte von Schmalz. Im Bereich Vakuumautomation bietet Schmalz einzelne Komponenten wie Sauggreifer oder Vakuumerzeuger an,...

mehr...

Newsletter bestellen

Immer auf dem Laufenden mit dem INDUSTRIAL Production Newsletter

Aktuelle Unternehmensnachrichten, Produktnews und Innovationen kostenfrei in Ihrer Mailbox.

AGB und Datenschutz gelesen und bestätigt.
Zur Startseite