Roboterhand auf futuristischem Hintergrund
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16.03.2016 Mitgliederinformation 27 0

Die Roboter kommen!

Seit Beginn der Industrialisierung arbeiten Mensch und Maschine immer enger zusammen. Was mit einfachen Förderbändern zum Transport von Teilen begann, hat sich im 21. Jahrhundert zu einem hohen Automatisierungsgrad mit einer flexiblen Fertigung entwickelt, bei der Menschen und Roboter eng miteinander kooperieren. In Korea, dem Land der Robotik, kommen laut Statistik der IFR (International Federation of Robotics) auf 10.000 Arbeitsplätze im verarbeitenden Gewerbe 437 Industrieroboter. Deutschland ist hinter Japan auf dem 3. Platz mit 282 Industrierobotern (VDMA Nachrichten 07.2015) . Mit dem Thema Industrie 4.0 soll nun noch ein weiterer Schritt gegangen werden, um die intelligente Vernetzung der gesamten Wertschöpfungskette zu verbessern.

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ABB-ABB YuM(R) Roboter entwickelt für die Kleinmontage im Bereich der Mensch-Maschine-Kollaboration

Grundlage für die Fertigungsautomaten, wie Industrieroboter früher bezeichnet wurden, bildeten die neuen Produktionstechniken, die Mitte des 20. Jahrhunderts verstärkt eingeführt wurden. Ziel war es, schwere, sich wiederholende Tätigkeiten von Maschinen durchführen zulassen, die mehrere Antriebsachsen und damit Freiheitsgrade besaßen. Anfangs wurden diese Fertigungsautomaten noch durch Hydraulik angetrieben. Durch den Einzug der Elektro- und Mikrocomputertechnik zu Beginn der 70er Jahre des letzten Jahrtausends ist der eigentliche Siegeszug der Robotik eingeleitet worden. In den letzten 40 Jahren hat sich aber viel auf dem Gebiet der Industrierobotik getan. Der Einsatz modernster Servomotoren und Mikroelektronik erlaubt Industrierobotern, sich ohne Probleme bis auf 1/100 mm wiederholgenau zu positionieren. Die Mechatronik hat sich weiterentwickelt, so dass Roboter heute eine größere Nutzlast im Vergleich zum Eigengewicht aufweisen. Leichtbaumaterialien treiben die weitere Entwicklung voran, so dass aus dem einst stählernen Koloss eine smarte, kompakte Industriemaschine werden wird.

Im Laufe der Zeit haben sich dabei unterschiedlichen Kinematiken bei Industrierobotern etabliert. Neben den Portalrobotern sind vor allem die 6-achsigen Knickarmroboter im heutigen Produktionsumfeld bestimmend. Erst seit ca. zwanzig Jahren existieren die sogenannten Deltakinematiken, die unter Ingenieuren liebevoll „Spinnen“ genannt werden. Diese erreichen Geschwindigkeiten von bis zu 10 m/s und werden besonders im Bereich der Lebensmittelindustrie, in der Fertigung von Solarmodulen oder im Bereich Weiße Ware eingesetzt.

Der eigentliche Paradigmenwechsel ist den Ingenieuren mit der sicheren Robotertechnik unter Einsatz der funktionalen Sicherheit gelungen. Mit dieser Technik kann nun der Roboter in seinem Arbeitsraum eingegrenzt werden, ohne dass ein Schutzzaun die volle kinetische Energie eines Roboters abfangen muss. Der Schutzzaun dient zum Eintrittsschutz der Personen in den permanenten Arbeitsbereich des Roboters. Zusätzlich wurde durch diese Technologie erreicht, dass nun Menschen in der Produktion mit diesen Spinnen immer stärker interagieren können. Die nächste Robotergeneration kann aber noch mehr. Hier geht man von keiner Trennung zwischen den verschiedenen Arbeitsbereichen aus, sondern von einer Interaktion bzw. gemeinsamen Bewerkstelligung von komplexen Aufgaben. Man spricht von der ,,Mensch-Roboter-Kollaboration". Diese ist mittlerweile international genormt.

Dabei übernimmt der Roboter immer stärker eine Servicefunktion in Kooperation mit dem Menschen. So werden zum Beispiel im medizinischen Bereich Roboter als Operationswerkzeuge oder als Patientenpositioniersystem bei der Diagnostik eingesetzt. Die Entwicklung wird stetig vorangetrieben, vom stationären Roboter am Montageband über die mobilen Serviceroboter bis hin zum intelligenten, weitestgehend autonom agierenden Gerätesystem.

Durch die integrierte Sicherheitstechnik und weitere technologischen Verbesserungen wird der weltweite Robotereinsatz laut Statistiken bis 2019 von ca. 1,5 Mio. bis auf 2,3 Mio. ansteigen. Die Befürchtungen, der verstärkte Einsatz von Robotern könnte Arbeitsplätze kosten, bestätigt sich derzeit nicht, was durch verschiedene Statistiken von Branchenverbänden untermauert wird .

Die Entwicklung von Navigationssystemen hat sich im privaten und öffentlichen Umfeld neben der Industrierobotik ein neues Marktumfeld erobert. Saug-, Wisch- und Reinigungsroboter können beim Elektronikladen um die Ecke erworben werden. Diese bieten außer der Steuerung per App allerhand Funktionen, die uns bei Tätigkeiten im Haushalt entlasten sollen, uns unterhalten oder sogar Pflegedienste übernehmen.

Im öffentlichen Umfeld sind besonders mobile Serviceinformationssysteme oder auch Überwachungssysteme Teile einer neuen Robotik Generation, die sich durch eine immer stärker werdende Autonomie auszeichnet.

Die Grenze zwischen Roboter und Menschen wird z.B. auch durch intelligente Prothesen oder ganze Exo-Skellette immer mehr aufgeweicht.

Dabei ist der gesellschaftliche Umgang mit dieser Robotik kulturell sehr unterschiedlich. Im asiatischen Raum geht man mit diesen „neuen“ Begegnungen sehr offen um.

In Europa wird deutlich, dass die Generation Y keine Berührungsängste mit diesen neuen Robotertechnologien hat, ihr Wissen über Robotik und Autonomie in sogenannten „Roboter Championships“ teilt und das Thema stetig vorantreibt. Aufgrund der fortschreitendenden Autonomie von Robotern werden jedoch neue gesellschaftliche Fragen, wie die Haftung bei einem Unfall oder die Fiktion, dass die Roboter in Zukunft die Menschen komplett übernehmen könnten aufgeworfen. Wissenschaftler und Arbeitspsychologen warnen vor einer möglichen Abhängigkeit von Robotern oder vor Robotern als zukünftigen „Jobkiller“. Daher muss neben der Sicherheit und den neuen Funktionalitäten in der Robotik zukünftig auch die sozialen Auswirkungen in der Interaktion beachtet werden.

Technische Experten bei IEC und ISO normen dabei erfolgreich Industrie-, Medizin- und Haushaltsroboter. Ein strategische Gruppe bei der IEC befasst sich dabei mit den Zukunftsfeldern in der Robotik, um hier frühzeitig notwendige Normen für den Markt zu identifizieren, damit auch weiterhin eine hohe Sicherheit und Zuverlässigkeit für den Anwender gewährleistet wird.

Kevin Behnisch
DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE