9. Schunk Expert Days Robotergestützte Assistenzsysteme brauchen internationale Standards

Redakteur: Mag. Victoria Sonnenberg

„Human meets Robotics“ – unter diesem Motto hat der Kompetenzführer für Spanntechnik und Greifsysteme Schunk die 9. Schunk Expert Days on Service Robotics veranstaltet. Zwei Tage lang präsentierten 22 internationale Referenten auf dem Symposium für die angewandte Servicerobotik Forschungsprojekte, neuartige Technologien und Anwendungen aus der Welt der Assistenz- und Servicerobotik.

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Human meets Robotics – attraktiv umgesetzt am Bespiel des Assistenzroboter Hollie vom FZI Karlsruhe als Barkeeper.
Human meets Robotics – attraktiv umgesetzt am Bespiel des Assistenzroboter Hollie vom FZI Karlsruhe als Barkeeper.
(Bild: Schunk)

Bei den 9. Schunk Expert Days wurde vor allem eines deutlich: Damit robotergestützte Assistenzsysteme zum Selbstverständnis im industriellen Alltag werden, braucht es internationale Standards und eine enge Verzahnung mit komplexen Software- und Sensorlösungen.

Die beiden Chairmen, Martin Hägele vom Fraunhofer-IPA in Stuttgart und Dr. Anders Billesø Beck vom Dänischen Technologie-Institut sowie die Referenten aus insgesamt neun Nationen ließen keinen Zweifel: Längst sind die Grundlagen der Servicerobotik geschaffen, die Zahl der Anwendungen steigt rasant und der Fokus richtet sich heute verstärkt auf konkrete Aufgaben im industriellen Alltag. Zugleich wächst der Bedarf an multifunktionalen Systemen, die einen dauerhaft rentablen Einsatz ermöglichen.

Gesamtheitliche Prozessbetrachtung

Immer wieder wurde im Laufe der Veranstaltung deutlich, wie wichtig es ist, die Entwicklung der physikalischen und der kognitiven Interaktion künftig konsequent aufeinander abzustimmen. Denn vor allem in einem intensiven Miteinander der einzelnen Disziplinen sieht die Servicerobotik-Community den Schlüssel für künftige Erfolge. Nur so wird es gelingen, intelligente Serviceroboterlösungen zu realisieren, die die hohen Anforderungen beispielsweise der Automotiveindustrie erfüllen. Während bislang viele Operationen ausschließlich isoliert betrachtet wurden, sind künftig immer häufiger integrierte Lösungen gefragt. Sprich aus dem isolierten Blick beispielsweise auf das Greifen wird ein komplexer Blick auf das Greifen im unmittelbaren Umfeld des Menschen.

Im Mittelpunkt stehen vor allem die Themen Safety, intuitive Programmierung, aber auch die vorausschauende Interaktion mit dem Menschen, die besonders komplexe Algorithmen erfordert. Mechanische Komponenten, Sensoren, Software, die Kommunikation innerhalb der Systeme und die Schnittstelle zum Nutzer werden immer stärker als Einheit verstanden.

Fest steht nach Ansicht der Expertenrunde, dass die Entwicklungsgeschwindigkeit in der Servicerobotik extrem hoch ist und für engagierte Unternehmen jede Menge Potenziale bietet. Nicht zuletzt vor diesem Hintergrund darf man gespannt sein, was die Besucher der zehnten Schunk Expert Days on Service Robotics erwartet, die in zwei Jahren vom 28. 02. bis 01. 03. 2018 stattfinden werden.

Servicerobotik: Effizientes Teamwork von Mensch und Roboter

Im Rahmen der 9. Schunk Expert Days on Service Robotics erläuterte Ralf Steinmann, Geschäftsbereichsleiter Greifsysteme bei Schunk, aktuelle Entwicklungen und Trends in der Servicerobotik. Die größten Wachstumspotenziale im industriellen Umfeld sieht er in hoch vernetzen, autonomen Co-Bot-Systemen für die Industrie 4.0.

Herr Steinmann, die Schunk Expert Days finden in diesem Jahr bereits zum neunten Mal statt. Wie hat sich die Servicerobotik in dieser Zeit verändert?

Die Servicerobotik wurde in den zurückliegenden neun Jahren zu einem rasant wachsen-den Markt mit hoher Dynamik. Ich erinnere mich noch gut an die ersten Schunk Expert Days on Servicerobotics. Das Interesse der Industrie an neuartigen Roboterlösungen war damals noch recht verhalten. Serviceroboter existierten fast ausschließlich im universitären Bereich und selbst dort wurden sie vielfach belächelt. Heute investieren Technologiekonzerne wie Google, Händler wie Amazon und Staaten sowie Staatenverbünde, wie die Europäische Union, Milliardenbeträge in die Entwicklung und den Ausbau der Servicerobotik. Jüngste Prognosen des internationalen Robotikverbands IFR erwarten für den Zeitraum 2015 bis 2018 über 150.000 neue Serviceroboter im professionellen und rund 35 Mio. neue Serviceroboter im privaten Einsatz. Die Servicerobotik ist heute für viele unterschiedliche Branchen relevant, angefangen von der Verteidigungsindustrie und der Landwirtschaft über die Automotiveindustrie und die Medizintechnik bis hinein in den Konsumgütersektor. Dort sind mit Staubsauger- und Rasenmäher-Robotern innerhalb weniger Jahre vollkommen neue Marktsegmente entstanden.

Welche Trends werden die Entwicklung der Servicerobotik in den kommenden zehn Jahren prägen?

Zunächst gilt es zu unterscheiden zwischen Servicerobotern für den häuslichen Gebrauch und jenen für den industriellen Einsatz. Gerade die einfachen Haushaltsroboter breiten sich rasant aus. Sie erfordern kaum technisches Know-how, arbeiten in ihrem definierten Aufgabengebiet ausgesprochen zuverlässig und sind aufgrund der großen Stückzahlen für viele Privathaushalte erschwinglich. Bei diesen Servicerobotern wird es künftig vor allem um eine möglichst effiziente, sprich hoch automatisierte Produktion gehen. Hingegen weisen Serviceroboter für den industriellen Einsatz eine wesentlich höhere Komplexität auf, sowohl in Bezug auf die konkrete Aufgabe als auch in Bezug auf die Einsatzumgebung. Wir gehen davon aus, dass autonom operierenden CoBots, also Roboter, die barrierefrei im unmittelbaren Umfeld des Menschen eingesetzt werden, mittel- bis langfristig über den kompletten Produktionsprozess zu finden sein werden. Innerhalb der Industrie 4.0 werden sie zu einem wichtigen Bestandteil der Smart Factory. Vor allem in Montageanwendungen wird die Zahl robotergestützter Assistenzsysteme schon bald sprunghaft ansteigen. Die Sensorik, die durchgängige Vernetzung bis auf Komponentenebene sowie die Safety-Funktionalität gelten in diesem Segment als Entwicklungsschwerpunkte. Um diese zu schultern, geht der Trend zu interdisziplinären, unternehmensübergreifenden R&D-Kooperationen. In Bezug auf die Greifsysteme ist Schunk hier ein weltweit gefragter Part-ner.

Wie positioniert sich Schunk im Markt der industriellen Servicerobotik?

Wie im Bereich der Industrieroboter versteht sich Schunk auch in der industriellen Servicerobotik als Komponentenlieferant. Wir sehen unsere Stärke in der Entwicklung intelligenter, vernetzbarer und flexibel einsetzbarer Greifsystemkomponenten. Mit über 300 elektrischen Standardmodulen bietet Schunk schon heute das weltweit breiteste Mechatronikprogramm für Greifsysteme. Gerade unsere ortsveränderlich einsetzbaren Greifer und Leichtbauarme mit 24V-Technologie haben die Servicerobotik entscheidend geprägt. Die smarten Schunk Module ermöglichen eine Zustands- und Prozessüberwachung sowie eine Kommunikation unmittelbar auf Komponentenebene. Dabei ist die Bedienung denkbar einfach. So ist es beispielsweise möglich, den Schunk Powerball Lightweightarm oder die multifunktional einsetzbare Schunk SVH Greifhand ganz einfach per Smartphone oder Tablet zu steuern. ROS-Treiber werden künftig eine einfache Einbindung in übergeordnete Servicerobotik-Systeme ermöglichen.

Was sind die größten Herausforderungen?

Die Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) auf engstem Raum erfordert eine intelligente Sensorik, eine sichere und zuverlässige Steuerung und Software sowie eine verlässliche Kommunikation. Mit dem weltweit ersten Safety Greifsystem hat Schunk hier bereits Maßstäbe gesetzt. In diesem Jahr werden wir diese Benchmark-Position weiter auszubauen.

Welche Innovationen plant Schunk?

Ein Highlight auf der Hannover-Messe wird der intuitiv programmierbare Schunk Powerball Lightweight Arm LWA 4P in einer kraftgeregelten Embedded-Version sein, vorbereitet für die Mensch-Roboter-Kooperation. Der anthropomorphe Greifarm verfügt über eine komplett integrierte Elektronik, eine optionale, strombasierte Kraftregelung, über ein Web-Interface sowie über akkutaugliche 24V-Torquemotoren. Er ist mobil nutzbar und lässt sich virtuell per Smart Device programmieren. In Kombination mit der Schunk SVH Greifhand ermöglicht er ein multifunktionales Greifen, sprich er ist in der Lage, unmittelbar nacheinander verschiedenste Bauteile zu greifen, ohne dass ein Greiferwechsel erforder-lich ist.

Mobile Greifsysteme: Leichtbauarm für autonome Assistenzroboter

Wie kann eine multifunktionale Handhabungslösung aussehen, die autonom im Umfeld des Menschen agiert? Auf der Hannover Messe präsentiert der Kompetenzführer für Spanntechnik und Greifsysteme Schunk einen mobil einsetzbaren, anthropomorphen Greifarm, der sich intuitiv, virtuell programmieren lässt, optional auf Kollisionen reagiert und unmittelbar nacheinander unterschiedlichste Greifoperationen ermöglicht. Die gesamte Applikation wurde auf ROS-Basis programmiert. Die Inbetriebnahme des Schunk Powerball Lightweight Arms und der Fünf-Fingerhand Schunk SVH ist mit allen gängigen Webbrowsern möglich. Hierfür stellt Schunk eine App zur Verfügung, die auf handelsüblichen Smartphones, Tablets und PCs genutzt werden kann. Virtuelle Schieberegler und ein integrierter 3D-Viewer ermöglichen eine achsspezifische Programmierung. Optional kann der Arm mit einer integrierten, strombasierten Kraftregelung ausgestattet werden. Um den Wechsel zwischen unterschiedlichen Einsatzorten zu beschleunigen, lassen sich komplette Prozeduren abspeichern, situationsabhängig aufrufen und innerhalb kürzester Zeit an das jeweilige Einsatzszenario anpassen. Dank 24V-Technologie und vollständig integrierter Elektronik kann der Leichtbauarm mobil, beispielsweise auf fahrbaren Plattformen, genutzt und über Akku mit Energie versorgt werden. Hierfür sind weder ein zusätzlicher Schaltschrank noch ein PC erforderlich.

Präzise und leistungsdicht

Der Schunk Powerball Lightweight Arm LWA 4P verfügt über ein Eigenmasse-Traglast-Verhältnis von 2:1 und ist einer der leistungsdichtesten Leichtbauarme der Welt. Bei einem Eigengewicht von 12 kg (ohne Fuß) kann er Lasten bis 6 kg dynamisch handhaben. Dabei deckt er einen Greifradius von etwa 700 mm ab. Weil das vordere Ende, also quasi das Handgelenk, kompakt baut, lässt sich der Arm auch in engen Räumen geschickt bewegen. Seine Wiederholgenauigkeit von +/- 0,15 mm sorgt bei anspruchsvollen Mess- und Prüfaufgaben für eine hohe Prozessstabilität. Zudem verhindert eine ausgeklügelte Konstruktion, dass es zu riskanten Quetsch- und Scherbewegungen kommt. Damit bietet das Leichtgewicht optimale Voraussetzungen für den Einsatz im unmittelbaren Umfeld des Menschen. Da die Versorgungsleitungen für Greifer und Tools komplett im Inneren verlaufen, entfallen störende und fehleranfällige Kabel an der Peripherie. Konsequenter Leichtbau und Torquemotoren der neuesten Generation sorgen für einen äußerst energieeffizienten Betrieb des Schunk Powerball Lightweight Arms auf durchschnittlich 80 W.

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