Smart gewartet Ein mobiler Manipulator hält Maschinen selbstständig fit

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Die Kombination aus mobiler Plattform und Roboterarm bietet viele Anwendungsmöglichkeiten. Das zählt auch mit Blick auf die Instandhaltung von Maschinen, wie Intel und das Fraunhofer-IPA hier zeigen.

Wartungsaufgaben in der Industrie sind für einen reibungslosen Betrieb von zentraler Bedeutung. Der Arbeitsaufwand hierbei ist allerdings oft hoch, insbesondere bei Großanlagen. Die Einführung automatisierter Methoden wie etwa die robotische Maschineninstandhaltung könnte diesen manuellen Aufwand nicht nur erheblich reduzieren, sondern auch die Qualität und Effizienz steigern. Aktuell gibt es jedoch noch kein System am Markt, das diese Aufgabe autonom und voll flexibel übernehmen könnte. Das wollen Experten von Intel und dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA gemeinsam ändern.

Das verlangt Intel von mobilen Manipulatoren

Intel ist daran interessiert, mobile Serviceroboter in Chip-Fabriken zu nutzen, um das Personal bei Installations-, Reinigungs- oder Verifizierungsaufgaben zu unterstützen. Der Einsatz von Robotern könnte die Gefahren für das Personal reduzieren und eine konstantere Qualität beim Ausführen der Arbeiten sicherstellen. Durch die ohnehin auf den Robotern installierte Bildverarbeitung ließen sich zudem Zustände gleich mit prüfen, wie etwa die korrekte Platzierung von Bauteilen oder der Verschmutzungsgrad von Maschinenkomponenten. Dabei ist es wichtig, dass die Roboter flexibel an mehreren verteilten Maschinen eingesetzt werden können. Dafür müssen sie Industrieflächen durchqueren, dabei Menschen und Hindernissen ausweichen und gleichzeitig die transportierten Materialien sicher verwahren können. Zudem müssen sie benötigte Materialien an den Lagerorten auswählen und überprüfen können, indem sie Bar- oder RFID-Codes auslesen oder die Form des Materials beziehungsweise Werkzeugs erkennen, falls das Etikett nicht verfügbar ist. Im besten Fall kann das Robotersystem menschliche Sprachanweisungen verstehen und danach handeln, um den zusätzlichen Aufwand für das Personal gering zu halten. In allen Prozessschritten ist es aber unabdingbar, dass der Roboter sicher agiert.

Der Stand der Technik lässt zu wünschen übrig

Eine der größten Herausforderungen ist die Vielzahl von Geräten, die über verschiedene Standorte in einer Anlage verteilt sind. Weil außerdem jede Anlage einzigartig ist, erfordert das oft unterschiedliche Betriebsprotokolle, die nur minimal standardisiert sind. Nicht zuletzt ist die Wartung kein einheitliches Verfahren und bei jeder Anlage sind unterschiedliche Schritte nötig.

Beim derzeitigen Stand der Technik sind industrielle Roboter in erster Linie für statische Umgebungen konzipiert. Sie sind darauf ausgelegt, voreingestellte Programme ablaufen zu lassen und kleinere Anpassungen mithilfe von Sensoreingaben vorzunehmen. Diese Roboter sind aber nicht besonders gut geeignet, um sich in der Komplexität einer verteilten Anlagenumgebung zurechtzufinden, geschweige denn, um verschiedene Wartungsaufgaben mit minimalem menschlichem Eingriff auszuführen.

Das ist der Punkt, an dem die Entwicklungsarbeiten des Fraunhofer-IPA im Projekt den Hebel ansetzen. Das Projekt bietet dem Institut die Gelegenheit, wiederverwendbare softwarebasierte „Skills“, also Fähigkeiten von mobilen Robotern, die teils zuvor in den Forschungsbereichen Wahrnehmung, Manipulation und „Teach in“-Methoden entwickelt wurden, zusammenzuführen und zu verbessern. Vor allem aber kann das Entwicklungsteam die Robotertechnik in einem realen industriellen Anwendungsfall testen und verfeinern. So erhält es überdies Feedback von Fachleuten aus der Chip-Industrie.

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