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Alles im Griff

Greiftechnik für Roboter – ein Überblick

| Autor: Andrea Gillhuber

Ohne dieses Bauteil ist ein Roboter auf den ersten Blick nutzlos. Erst mit Greifern wird er zum Allround-Talent der Industrie. In diesem Jahr hat sich bei der Greiftechnik einiges getan.

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Der Greifer bildet eine intelligente Schnittstelle zwischen Mensch und Roboter.
Der Greifer bildet eine intelligente Schnittstelle zwischen Mensch und Roboter.
(Bild: Fotolia)

Roboter sind vielfältig: Sie sind in Produktionshallen in Form von Roboterarmen zu sehen, in Warenlagern sorgen sie für den reibungslosen Warenfluss und als Assistenzroboter gehen sie Menschen an den verschiedensten Arbeitsplätzen zur Hand. Ihr Einfluss auf das tägliche Leben wird wachsen – egal ob im privaten oder beruflichen Bereich.

Zu dem Ergebnis kommt auch der diesjährige „World Robotics Report“ des Weltbranchenverbands International Federation of Robotics, kurz: IFR. Laut diesem Bericht besetzt die Europäische Union beim Wettlauf um die Automatisierung im produzierenden Gewerbe weltweit einen Spitzenplatz: 65 % der Länder mit einer überdurchschnittlichen Anzahl von Industrierobotern pro 10.000 Arbeitnehmer stammen aus der EU. Zudem geht der Verband davon aus, dass die Zahl der global eingesetzten Industrieroboter bis 2019 auf rund 2,6 Mio. Einheiten steigen wird. Das sind rund 1 Mio Einheiten mehr als im Rekordjahr 2015. Aufgeschlüsselt nach Branchen arbeiten derzeit rund 70 % der Industrieroboter in den Segmenten Automobil, Elektro/Elektronik und Metall. 2015 legte die Zahl der operativen Einheiten in der Elektronikindustrie mit einem Plus von 18 % am stärksten zu. Die Metallindustrie verzeichnete ein Plus von 16 % und der Automobilsektor wuchs um 10 %.

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Bei den technologischen Trends sieht der IFR die Mensch-Roboter-Kollaboration, vereinfachte Anwendungen sowie Leichtbauroboter auf dem Vormarsch. Diesen Aspekt begrüßt auch Universal Robots. Der Spezialist für MRK sieht sich durch den Bericht in seiner Mission bestätigt.

Ebenfalls eine große Rolle spielen werden Zweiarmroboter, mobile und modulare Lösungen sowie eine einfachere Integration der Roboter in bestehende Umgebungen.

Doch ein Roboter alleine macht in der Produktion nicht den Unterschied, er benötigt Peripherie. Und was für den Menschen die Hand, ist für den Roboter der Greifer. Mit diesem Bauteil ist der Roboter in der Lage, Dinge zu handhaben. Und ähnlich wie der Mensch über seine Hand und seinen Tastsinn Informationen über die berührten Dinge aufnimmt, erfasst auch der Greifer immer mehr Daten über sich selbst, seine Umgebung und das Werkstück. Der Greifer wird intelligent und kommunikativ. Eigenschaften, die in der Industrie 4.0, sprich: der vernetzten Welt von morgen, von großem Nutzen sind.

Intelligente Greifer für MRK

Vor allem im Bereich der Mensch-Roboter-Kollaboration spielen Greifer ein wichtige Rolle. Sie müssen gewisse Mindeststandards erfüllen, da sie direkt mit dem Menschen in Kontakt kommen. Vor zwei Jahren präsentierte Schunk ein zertifiziertes Greifersystem, welches speziell für die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter entwickelt wurde. Einem breiteren Publikum wurde es wohl vor allem durch den sportlichen Paten Jens Lehmann bekannt.

Der laut Unternehmen weltweit erste kollaborative Greifer Co-Act Gripper JL1 tritt mit dem Menschen in Interaktion. Besondere Merkmale sind eine nachgiebige Außenhaut mit abgerundeten Kanten, ein integrierter Schutz vor Werkstückverlust sowie ein LED-Panel als Kommunikationsschnittstelle zum Menschen. Der Greifer erkennt den Kontakt mit dem Menschen und erfüllt die Anforderungen an die funktionale Sicherheit. Bei unerwünschtem Kontakt mit einem Menschen wird die Greifkraft automatisch begrenzt. Und sollte ein Prozess beispielsweise durch das Betätigen des Not-Aus unterbrochen werden, wird das Bauteil sicher vom Greifer gehalten. Über eine Umfeldsensorik erfasst der Greifer kontinuierlich seine Umgebung; die gesammelte Information wird mittels einer integrierten Software verarbeitet.

Über das bereits erwähnte LED-Panel wird der Greifer zur Kommunikationsschnittstelle zwischen Anlagensteuerung und Bediener. Die LEDs geben mittels Farbsystematik Informationen beispielsweise über den Betriebszustand der Anlage weiter. Über die Leuchten wird auch angezeigt, ob das richtige Werkstück gegriffen wurde oder nicht.

Mithilfe speziell entwickelter Greifstrategien und Kraftmessbacken in den Fingern stimmt der Greifer sein Verhalten in Echtzeit darauf ab, ob das Werkstück oder womöglich eine menschliche Hand gegriffen wird. Grundlage dafür ist die Sicherheitsrichtlinie für Industrieroboter DIN EN ISO 10218. Auch Aspekte der künftigen DIN EN ISO 20218 (Safety requirements for industrial robots) sind bereits berücksichtigt.

Mit der Entwicklung der Greifertechnik ist Schunk noch nicht am Ende. Ziel ist es, ein komplexes Zusammenspiel unterschiedlicher Sensoren und Sicherheitsmechanismen zu ermöglichen. Kraftmessbacken und eine visuelle Überwachung zählen ebenso dazu wie Häute aus taktilen und kapazitiven Sensoren oder eine strombasierte Kraftregelung. Zudem sollen die Greifer in Zukunft in der Lage sein, über eine OPC-UA-Schnittstelle mit dem Roboter sowie mit der übergeordneten Anlagensteuerung zu kommunizieren.

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