Mensch-Roboter-Interaktion – Sensorgeführte Montage

Vom 6. bis 9. Oktober demonstrierten Wissenschaftler des Fraunhofer IPA auf der Internationalen Fachmesse für Produktions- und Montageautomatisierung MOTEK in Stuttgart eine sensorgeführte Montage mit einem Leichtbauroboter. Bisher manuell durchgeführte Montageprozesse lassen sich somit besonders im Kleinserienbereich qualitativ hochwertig und wirtschaftlich automatisieren. Im Fokus steht die effektive Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter an einem werkstattähnlichen Arbeitsplatz: Das Ziel: Der Werker soll den Roboter einfach programmieren und wie ein Werkzeug intuitiv bedienen.

Effektive Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter an einem werkstattähnlichen Arbeitsplatz / Bildquelle: Fraunhofer IPA

Bei steigendem Kostendruck, kurzen Produktlebenszyklen und einer hohen Produktvielfalt sind flexible und kosteneffiziente Montagesysteme gefragt, die sich nach Bedarf schnell anpassen lassen. Wissenschaftler des Fraunhofer IPA haben im Rahmen der europäischen Forschungsinitiative SMErobotics einen sensorgeführten Montageprozess entwickelt, der es ermöglicht, Werkstücke zu lokalisieren und zu positionieren. Sensoren ersetzen weitgehend Vorrichtungen und bieten somit Flexibilität zu niedrigen Kosten. Weitere Vorteile: Der Roboter soll einfach programmierbar sein und besser mit Toleranzen umgehen.

Nach Martin Naumann, Gruppenleiter in der Abteilung Roboter- und Assistenzsysteme am Fraunhofer IPA, können sensorgeführte Roboter mit den derzeitigen Bedingungen an manuellen Montagearbeitsplätzen, wie beispielsweise ungenau positionierten Teilen, zurechtkommen. Im Vordergrund steht die effektive Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter. Ausgewählte Montageprozesse werden manuell, andere automatisiert durchgeführt. Der Roboter soll dem Anwender als Werkzeug dienen.

Auf der Messe zeigte das Fraunhofer IPA die sensorgeführte Montage in einer Roboterzelle mit dem KUKA LBR iiwa. An einem manuellen Arbeitsplatz wurde mit dem Leichtbauroboter beispielhaft Nietprozesse durchführen. Die zugrunde liegenden Konzepte können aber auch auf viele andere Montageprozesse übertragen werden. Die Bauteile werden ohne gesonderte Vorrichtung im Arbeitsbereich des Roboters bereitgelegt. Dabei fährt der Roboter die ermittelte Lage an und lokalisiert die exakte Nietposition des Bauteils schließlich anhand einer in das Roboterwerkzeug integrierten Stereokamera. Die Wissenschaftler sind sehr daran interessiert, die gezeigte Lösung auf neue Anwendungen zu übertragen – besonders für kleine und mittelständische Produktionen, in denen manuelle Arbeitsprozesse vorherrschen.

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