Spis treści:
- 1 Cobot - was ist das und wie funktioniert es?
- 2 Cobot - der mechatronische menschliche Assistent
- 3 Cobots - die nächste Stufe in der Entwicklung der Robotik
- 4 Roboter-Cobots - was sind sie?
- 5 Erste Cobots
- 6 Was ist der Vorteil von Cobots gegenüber herkömmlichen Robotern?
- 7 Was sind die wichtigsten Vorteile von Cobots?
- 8 Cobot-Programmierung
- 9 Welche Tätigkeiten können Cobots ausführen?
- 10 Der Platz der Cobots in der Industrie
Cobot - was ist das und wie funktioniert es?
Bei verschiedenen Aufgaben und Tätigkeiten kann der Mensch ein weiteres Paar Hände oder sogar Roboterhände einsetzen – hier kommen die Cobots!
Cobot - der mechatronische menschliche Assistent
Dieser Artikel stellt die wichtigsten Informationen über Cobots vor – Roboterassistenten, die körperliche Arbeit unterstützen. Es werden Beispiele dafür erörtert, was Cobots leisten können und welchen Platz sie in der modernen Industrie einnehmen.
Cobots - die nächste Stufe in der Entwicklung der Robotik
Es ist unschwer zu erkennen, dass die Robotik einer der am stärksten wachsenden Bereiche in der modernen Welt der umfassenden Technologie ist. Bis vor kurzem waren uns Roboter nur aus Filmen, Science-Fiction-Literatur und Musik bekannt. Roboter sind nach wie vor ein wichtiger Teil der Ausrüstung in Fabriken und Industrieanlagen, wo sie eine entscheidende Rolle in einer Vielzahl von technologischen Prozessen spielen, die Genauigkeit und Wiederholbarkeit auf einem strengen Niveau erfordern. Mit der zunehmenden Popularität der Robotik kamen immer mehr Arten von Robotern auf den Markt. Lernen Sie die Cobots kennen – erstaunliche Roboter, die die menschliche Arbeit unterstützen!
Roboter-Cobots - was sind sie?
Der Name “Cobot” stammt aus dem Englischen und ist eine Abkürzung für Collaborative Robot, was ins Deutsche mit “kooperativer Roboter” übersetzt werden kann. Cobots sind eine relativ neue Erfindung, aber dank einer breiten Basis erfahrener und einfallsreicher Konstrukteure sind sie Produkte, die sich schnell weiterentwickeln und in zahlreichen Varianten entwickelt werden, die auf spezielle Zielanwendungen zugeschnitten sind. Cobots sind spezielle Roboter, die so konzipiert sind, dass sie einen Menschen sicher und effizient direkt bei einem Prozess unterstützen können, der unter seiner Beteiligung durchgeführt wird. Die sichere Interaktion zwischen Mensch und Cobot-Roboter wird unter anderem durch den Einsatz spezieller Sensoren beeinflusst, die alle notwendigen Eingangssignale und Messgrößen an das zentrale Steuerungssystem übermitteln.
Dadurch wird sichergestellt, dass der Cobot im Notfall die Aktivität automatisch stoppt und in einen Pausenzustand übergeht. Standardroboter verfügen nicht über derartige Schutzvorrichtungen, so dass für den Benutzer, der mit dem Roboter interagiert, ein Verletzungsrisiko besteht.
Erste Cobots
Der erste Roboter des Typs Cobot wurde 1996 von Edward Colgate und Michael Peshkin, Forschungs- und Lehrpersonal an der Northwestern University in Evanston, Illinois, USA, entwickelt. Der gebaute Prototyp war die physische Umsetzung des Projekts, das in der Veröffentlichung “Device and method for direct physical interaction between a person and a computer-controlled manipulator” enthalten ist. In den folgenden Jahren wurden verschiedene Varianten von Cobots auf den Markt gebracht, die unter anderem in den folgenden Jahren produziert wurden. von Kuka Robotics (Modell LBR 3, vorgestellt 2004) und von Universal Robots (Modelle UR5, UR10 und UR3, vorgestellt 2004, 2008 bzw. 2015).
Was ist der Vorteil von Cobots gegenüber herkömmlichen Robotern?
Neben ihrer wichtigsten Funktion und ihrem Vorteil, die menschliche Arbeit intelligent zu unterstützen, haben Cobots mehrere wichtige Vorteile, die sie gegenüber klassischen Robotern auszeichnen. Cobots haben sich positiv auf die Produktivität der kleinen und mittleren Unternehmen ausgewirkt. Seit Jahrzehnten profitieren große Unternehmen von der Automatisierung mit herkömmlichen Industrierobotern. Das Problem ist jedoch, dass es sich dabei um sehr teure und komplexe Maschinen handelt, die für den Langzeitbetrieb in der Massenproduktion ausgelegt sind.
Cobots hingegen können einfach und schnell umprogrammiert und ihr Zubehör ausgetauscht werden. Auf diese Weise ist die Cobot-gestützte Automatisierung zu einer vielseitigen, kostengünstigen und menschenfreundlichen Technologie geworden, die es Unternehmen unterschiedlicher Größe und mit unterschiedlichen Personal- und Ausrüstungsressourcen ermöglicht, ihre Produktivität zu steigern, die Qualität zu verbessern und schneller auf sich ändernde Kundenanforderungen zu reagieren.
Was sind die wichtigsten Vorteile von Cobots?
Cobots bieten eine breite Palette von Automatisierungsmöglichkeiten für viele Anwendungen. Dies wird durch ihre zahlreichen Vorteile belegt.
- Kompakte Abmessungen – Cobot-Roboter nehmen im Allgemeinen nicht viel Platz ein.
- Einfache Montage und Programmierung – Cobots zeichnen sich durch eine Konstruktion aus, die einfach zu montieren, in Betrieb zu nehmen und zu programmieren ist, was über intuitiv zu bedienende spezielle mobile Apps erfolgen kann.
- Vielseitigkeit und Flexibilität – Cobot kann an die jeweilige Anwendung angepasst werden, indem man ihm leicht neue Aktionen beibringt, so dass er z. B. in einem Produktionsprozess, der an verschiedenen Orten in der Fabrik stattfindet, ein viel breiteres Spektrum an Schritten bewältigen kann.
- Mobilität – Cobots sind so konzipiert, dass sie leicht und einfach zu tragen sind. Dadurch können sie zum Beispiel auf einem tragbaren Mehrzweckarbeitsplatz in Prozessanwendungen installiert werden.
- Zuverlässigkeit und Genauigkeit des Betriebs – alle von Cobots ausgeführten physischen Bewegungen und anderen Prozesse zeichnen sich durch hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit bis ins kleinste Detail aus.
- Positive Auswirkungen auf das Funktionieren der Arbeitskräfte – der Einsatz von Cobots spart den Arbeitern Zeit, so dass sie keine monotonen und gefährlichen Arbeiten ausführen müssen, bei denen Präzision besonders wichtig ist.
- Hohe wirtschaftliche Effizienz – der Einsatz von Cobots senkt die Produktionskosten.
Cobot-Programmierung
Die Programmierung eines herkömmlichen Roboters erfordert umfangreiche Kenntnisse und Erfahrungen auf technischer Ebene sowie einen hohen Zeitaufwand, damit der Roboter maximal ein paar Spezialaufgaben ausführen kann Im Gegensatz zu herkömmlichen fortschrittlichen Industrierobotern sind Cobots viel einfacher zu programmieren. Dank des Einsatzes von Software, zu der sehr oft auch spezielle mobile Apps gehören, kann man ihm problemlos neue Aufgaben anlernen. Auch spezifische Bewegungen und statische Positionen können programmiert werden.
Durch die einfache Implementierung individueller Prozesse kann der Cobot für zahlreiche Tätigkeiten mit unterschiedlichem Komplexitätsgrad angepasst werden.
Welche Tätigkeiten können Cobots ausführen?
Cobots können für die Ausführung bestimmter Aufgaben umgerüstet werden – theoretisch kann einem Cobot jede Tätigkeit beigebracht werden. Wir stellen einige von ihnen vor.
- Schleifen, Polieren und Entgraten – aufgrund der unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften der Materialien, aus denen die zu bearbeitenden Oberflächen bestehen, erfordern diese Arbeitsgänge eine Kontrolle der eingesetzten Kraft. Dank eingebauter Sensoren können die Cobots die Bearbeitungsparameter in Echtzeit entsprechend der Form und den Konturveränderungen der zu bearbeitenden Oberfläche auswählen und so ein gleichmäßiges Ergebnis gewährleisten. Beispiele für Oberflächen, die mit Cobots bearbeitet werden können, sind. Holz-, Kunststoff- und Metalloberflächen.
- Das Anziehen und Lösen von Schrauben und Bolzen – einfache und sich vollständig wiederholende Aufgaben, die normalerweise von Menschen ausgeführt werden – ist das ideale Einsatzgebiet für Cobots. Sobald die entsprechende Software und der physische Werkzeugsatz implementiert sind, können Cobots das Einpassen und Einsetzen von Schrauben in Löcher vollständig reproduzierbar durchführen und sie dann mit genau demselben Anzugsmoment festschrauben. Im Gegensatz zu einem Menschen können Cobots diese Tätigkeiten jeden Tag mehrere Stunden lang mit absoluter Wiederholbarkeit ausführen.
- Heben und Bewegen von Gegenständen von A nach B – im Allgemeinen ist das Heben und Bewegen von Gegenständen von einem Ort zum anderen sehr einfach. In der Industrie wird eine solche Tätigkeit z. B. beim Transport von Montageteilen aus dem Lager und beim anschließenden Sortieren der Teile vor dem Einbringen in die Montagelinie ausgeübt. Bei der Programmierung und physischen Anpassung des Cobot muss auch die Fähigkeit berücksichtigt werden, zwischen verschiedenen Objekten in Bezug auf ihre Form, Größe, Masse, Oberflächenbeschaffenheit und den zulässigen Druck zu unterscheiden, der zum Greifen des Objekts verwendet werden kann, ohne mechanische Schäden zu riskieren.
- Schweißen und Löten – bei beiden Tätigkeiten werden Metalle miteinander verbunden, was ein hohes Maß an Präzisionsarbeit erfordert. Dies ist auch der Bereich, in dem sich die Cobots auszeichnen – sie können unter anderem WIG-, MIG-, MMA- und MAG-Schweißen, aber auch Ultraschallschweißen und Plasmaschneiden. Beim Löten hingegen können Cobots nicht nur die Löttemperatur präzise steuern, sondern auch Binder und Flussmittel entsprechend der zu lötenden Fläche dosieren – sowohl beim traditionellen als auch beim Reflow-Löten mit Heißluft.
- CNC-Maschinenunterstützung – CNC-Maschinen können für die Präzisionsbearbeitung von Materialien eingesetzt werden, die sich bei Raumtemperatur in festem Zustand befinden, wie z. B. Kunststoffe, Glas oder Metall. Der Cobot kann den Betrieb der CNC-Maschine unterstützen, indem er das zu bearbeitende Material präzise im Arbeitsbereich der CNC-Maschine platziert. Diese Lösung erhöht die Sicherheit des Bedieners und automatisiert teilweise den CNC-Bearbeitungsprozess, wodurch die Produktionseffizienz gesteigert wird.
- Stapeln auf Paletten – das Stapeln von Paketen auf Paletten ist an sich eine sehr einfache Tätigkeit, kann aber bei schwereren Paketen auf Dauer ermüdend für die Wirbelsäule sein. Hier können auch Cobots mit elektrischen Vakuumgreifern helfen, mit denen sie Pakete einfach und präzise auf Paletten absetzen können.
- Prozess- und Produktqualitätskontrolle – Cobots eignen sich hervorragend für die automatisierte Qualitätskontrolle, die oft in jeder Phase der Produktion unerlässlich ist. Ausgestattet mit geeigneten Prüfgeräten können sie z. B. die Übereinstimmung der Leiterbahnen der Leiterplatte mit dem Referenzschaltplan visuell überprüfen.
- Kleben und Dichten – in der Massenproduktion haben wir es sehr oft mit dem Auftragen von Schutzklebern und Dichtungsmassen zu tun. Auch hier ist es wichtig, eine vollständige Wiederholbarkeit zu gewährleisten, weshalb der Cobot die ideale Lösung ist.
Der Platz der Cobots in der Industrie
Dank ihrer großen Vielseitigkeit und Anpassungsfähigkeit an nahezu jeden technologischen Prozess eignen sich Cobots für den Einsatz in vielen Bereichen der Industrie im Allgemeinen. Mehrere dieser Branchen sind von Cobots besonders angetan.
- Die Lebensmittelindustrie ist eine der Branchen, in denen die Automatisierung, auch mit Cobots, aufgrund der besonders hohen Produktivität notwendig war. Dies hat die Einhaltung der Sicherheitsvorschriften in der Lebensmittelproduktion erleichtert.
- Textil- und Kunststoffindustrie – in dieser Branche finden Sie eine breite Palette von Produkten, die in Kleinserien hergestellt werden. Daher ist die Automatisierung eines solchen Prozesses sehr schwierig und komplex. Die Fähigkeiten der Cobots gehen dieses Problem wirksam an.
- Verpackungsindustrie – auch in dieser Branche müssen Sie möglicherweise Verpackungen in einer kleinen, begrenzten Serie herstellen. Cobots können leicht für einen solchen Prozess geschult werden, ebenso wie für so einfache Aufgaben wie das Verpacken von Produkten in Behälter und das Ablegen der Pakete auf Paletten. Dies sind sich wiederholende Aufgaben, und wenn sie von Cobots ausgeführt werden, verbessert sich die Prozesseffizienz erheblich!
- In der Elektronikindustrie geht es bei der Massenproduktion von Elektronik nicht nur um das Löten von Bauteilen auf Leiterplatten in einer Welle aus flüssigem Zinn. Auch die Handhabung von Bauteilen erfordert besondere Sorgfalt und eine gründliche Überprüfung der korrekten Funktion elektronischer Geräte. Mit entsprechend abgestimmten Sensoren leisten Cobots auch bei der Herstellung und Prüfung elektronischer Schaltungen gute Dienste.
- Pharmazeutische Industrie – bei der Herstellung von Arzneimitteln werden große Mengen verschiedener spezieller Tabletten, Pillen, Flüssigkeiten usw. produziert. Hier ist es besonders wichtig, sehr genau zu sein, um bei der Kombination aller Wirk- und Hilfsstoffe eine möglichst geringe Fehlerquote zu haben. Der Einsatz von Cobots bei der Herstellung von Arzneimitteln gewährleistet die Qualität der pharmazeutischen Produkte auf höchstem Niveau.
- Die Automobilindustrie ist seit Jahrzehnten berühmt für ihren umfangreichen Einsatz von Spezialrobotern, die präzise und oft gefährliche Arbeiten am Fließband ausführen.
- Metallurgische Industrie: Die Kleinserienfertigung wird auch in der metallurgischen Industrie zunehmend eingesetzt. Diese Art von Produktionsumgebung ist ideal für Cobot-Roboter, da sie schnell umgerüstet werden können, wenn die Spezifikation des Produktionsprozesses dies erfordert. Zu den Aufgaben, die Cobots in der Metallindustrie übernehmen können, gehören Schweißen, Löten oder das Beladen von CNC-Maschinen und Abkantpressen.
