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Sensoren steuern die Zukunft der kollaborativen Roboter

17.09.2019

Die Weiterentwicklung kleiner, leistungsfähiger und flexibel platzierbarer Roboter, die mit Menschen kollaborieren, schreitet in Riesenschritten voran. Dabei sind auch Sensoren von SICK ein wichtiger Bestandteil. Sensorintelligenz spielt sowohl beim Ausrichten und Positionieren mobiler Cobots als auch bei der sicheren Überwachung ihres Umfelds eine wichtige Rolle. Leichtgewicht-Cobots, die auf fahrerlosen Transportfahrzeugen an ihre Arbeitsposition fahren und sich selbst positionieren, sind dabei der neueste Trend. Somit wird zaunfreies und flexibles Arbeiten immer mehr zum Standard in der Robotik und zur neuen Basis einer funktionierenden Automatisierung.

Sensor solutions for cobots
Sensor solutions for cobots

Die Zeiten, in denen koexistierende Robotik mit ausschließlich feststehenden trennenden Schutzeinrichtungen den Großteil von Industrieroboteranwendungen gebildet hat, sind vorbei. Kleinere und flexiblere Systeme erweitern das Angebot um eine Vielzahl von Anwendungen. Besonders mobile, auf fahrerlosen Transportsystemen montierte, Cobots mit einem Gewicht von ca. bis zu 15 Kilogramm stehen im Fokus. Das gesamte Spektrum von Sensorlösungen für die Robotik und mobile Plattformen von SICK kommt hier zum Einsatz: Robot Vision, Safe Robotics, End-of-Arm Tooling, Positionierung, Umfelderfassung und Sicherheit.

 

Cobot und mobile Plattform werden eins

Die Vorteile kollaborativer Roboter liegen auf der Hand. Sie eignen sich besonders für flexible Anwendungen, die auch temporär in Produktionslinien eingesetzt werden können. Dabei werden Cobots wahlweise fest in die Produktionslinien integriert oder neuerdings auch auf mobilen Plattformen installiert. Das erhöht die Produktivität noch einmal, da sich die Zeiten für die Einrichtung der Cobots am Arbeitsplatz drastisch reduzieren. Der Clou dabei: Sensorlösungen von SICK kommen schon während der Anfahrt des Cobots an seinen Arbeitsplatz und bei der sicheren Positionierung zum Einsatz. In Kombination mit fahrerlosen Transportsystemen entstehen so mobile Einheiten, die autonom ihre sichere Position finden und eigenständig mithilfe von Roboterführungssystemen Base-Korrekturen vornehmen. Roboterführungssysteme wie das PLR aber auch alle anderen Robot-Vision-Systeme von SICK eignen sich hier besonders gut.

Auf dem Weg zu ihren Positionen müssen die mobilen Plattformen samt Cobots ohne Risiko für Personen und Maschinen durch zum Teil enge Produktionsgassen fahren. Entsprechende Sensor- und Systemlösungen von SICK helfen dabei, Mensch und Material sicher vor Kollisionen zu schützen und sammeln gleichzeitig alle notwendigen Daten für eine zuverlässige und flexible Navigation der fahrerlosen Transportfahrzeuge. Durch Umschalten von Schutzfeldern meistern diese Fahrzeuge auch hohe Geschwindigkeiten, selbst bei Kurvenfahrten.

 

Kollaboration beginnt in der Community

Für eine effiziente Implementierung der Cobot-Lösung kann auch auf das so genannte Robot Operating System (ROS) zurückgegriffen werden. ROS ist ein im universitären Umfeld entstandenes Open Source Framework. Durch die sehr aktive Community hat es in den letzten Jahren weltweit Einzug in industrielle Anwendungen gehalten. Auch hier arbeitet SICK auf der Höhe der Zeit und auf Augenhöhe mit seinen Partnern, die mithilfe von ROS die Cobots zum Leben erwecken. Vor allen Dingen für kleinere und mittelständische Unternehmen ist das ein erheblicher Vorteil, da sie Entwicklungskosten und -ressourcen einsparen können.

Sensor solutions for cobots
Sensor solutions for cobots

 

Roboter ohne Zäune, Sensoren ohne Grenzen

Cobots verfügen in der Regel über eine hohe Bewegungsflexibilität aufgrund ihrer Freiheitsgrade. Bei ihrem Einsatz braucht es daher ein ganzes Spektrum an Sensorlösungen, um den gesamten Arbeitsraum zu sichern. SICK bietet mit seinem breiten Portfolio in jedem Bereich Lösungen an: Laserscanner sichern sowohl die sichere Positionierung des Cobots im Raum als auch Werker, die sich in der Nähe befinden. Dazu gehört die Überwachung des Umfelds durch Sicherheits-Laserscanner. Diese bewirken, dass sich die Geschwindigkeit reduziert, wenn sich eine Person nähert. Auch ein automatischer Wiederanlauf nach einem Komplettstopp ist Teil der Lösung, ohne dass der Werker manuell eingreifen muss. Zusätzlich geben die im Cobot verbauten Motor-Feedback-Systeme die Position der Roboterarme zuverlässig und sicher an die Steuerung weiter. Auf Grundlage dieser Daten wird der gesamte kartesische Arbeitsraum bis hin zum End-of-Arm-Tooling sicher überwacht.

 

Die letzte Meile fest im Blick

Ähnlich wie für den Bereich der Logistik verwendet man auch im Bereich der Robotik das Bild der "letzten Meile". Die Logistiker sprechen dann über die letzten Schritte der Zustellung von Ware zu einem Kunden, die vollautomatisiert abläuft. In der Robotik umschreibt „die letzte Meile“ die große Herausforderung, den Einsatz eines Roboters auch bis zum letzten Millimeter seines Einsatzes sicher und kontrollierbar zu machen. Insbesondere bei feinjustierten, im freien Raum ohne Schutzzäune arbeitenden, Cobots erfordert es Meisterschaft und hohe Kunst, diesen Anspruch zu erfüllen. Es ist das Zusammenspiel einer Vielzahl von Sensoren, speziell den Motor-Feedback-Systemen, die sicheres und reibungsloses End-of-Arm-Tooling am Greifer ermöglichen. Bald sollen neue Lösungen am Ende des Arms sogar Verletzungen der Hände von Werkern komplett ausschließen. Hierfür werden bei Robot Vision kamerabasierte 2D- und 3D-Lösungen eingesetzt – also eine Art von „Cobot Vision“, mit der SICK die letzte Meile der Robotik fest im Blick hat.

 

 

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Josef Zimmermann
Josef Zimmermann

Josef Zimmermann 

Technical Industry Manager Robotics

Seit 2010 kümmert sich Josef Zimmermann als Technical Industry Manager intensiv um das Thema Robotik. Als Applikationsingenieur im Bereich Lasermesstechnik und Netzwerktechnologien stieg er 2000 bei SICK ein. Berührungspunkte zu seinem heutigen Aufgabenfeld ergaben sich schon früh über die Navigation autonomer Fahrzeuge sowie Projekte in der Industrie- und Servicerobotik.

 
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