Der Montage und Handhabungstechnik kommt in der industriellen Produktion eine Schlüsselrolle zu, sie ist quasi der Schrittmacher der modernen und flexiblen Fertigungs- und Produktionstechnologien. Zum extrem weiten Anwenderspektrum zählen klassische Bereiche wie Maschinen- und Fahrzeugbau, Logistik oder Mikrotechnik. Zunehmend sind aber auch Branchen wie Medizin, Food oder Photovoltaik potentielle Anwender. Nicht zu vergessen ist die Servicerobotik für Reinigung, Bewachung, Rehabilitation oder auch Entertainment.
Roboter auf dem Vormarsch
Der Begriff Montage bezieht sich auf alle Vorgänge, die dem Zusammenbau von Produkten dienen. Hierbei sind das Handhaben und Fügen von einzelnen Bauteilen wichtige Teilprozesse. Ein wesentliches Element zur Automatisierung der Montage sind Industrieroboter. Laut der VDI Norm 2860 sind sie als universell einsetzbare Bewegungsautomaten mit mehreren Achsen frei programmierbar hinsichtlich Bewegungsfolge und Wegen bzw. Winkel. Roboter können im Vergleich zu ihren Vorgängern vor 30 Jahren sehr viel schwerere Lasten tragen, sind dabei wesentlich schneller geworden und arbeiten sehr viel präziser. Diese Entwicklung ist Fortschritten in den Bereichen Getriebe, Sensorik und Robotersteuerungstechnik zu verdanken. Und sie ist die Basis für immer weiter steigende Automatisierungsgrade in den unterschiedlichsten Anwendungen, wie zum Beispiel dem Karosseriebau. Gleichzeitig werden die Systeme immer kostengünstiger und damit für die Automatisierung attraktiver.
Maschinen mit kognitiven Fähigkeiten
Robotersysteme zur automatisierten Handhabung sind in den vergangenen Jahren insbesondere durch die Integration von Sensorsystemen wie Kameras und Kraft-/Momentensensoren sehr viel leistungs- und anpassungsfähiger geworden. Forscher haben sich aber ein noch weit höheres Ziel gesetzt. Sie versuchen, kognitive Fähigkeiten des Menschen auf den Roboter zu übertragen und erste Erfolge sind bereits zu verbuchen. So sind Roboter zum Beispiel bei komplexen Greifvorgängen automatisiert lernfähig. Das wiederum macht Anwendungen unter anderem bei der Handhabung biegsamer Materialien in der Automobilmontage denkbar. Auch der bekannte „Griff in die Kiste“ profitiert von der künstlichen Intelligenz der Maschinen.
„Softe“ Roboter werden noch flexibler
Um den Einsatz von Robotern auch kleinen und mittleren Unternehmen zu erleichtern, arbeiten Forscher zudem an der Vereinfachung der Roboterprogrammierung. Das vereinfacht Facharbeitern den Umgang mit diesen Maschinen.
Ein weiterer neuartiger und vielversprechender Ansatz liegt in der sogenannten Soft-Robotik. Dabei werden Roboter – insbesondere Greifer – auf Basis nachgiebiger Strukturen sicherer und gleichzeitig beweglicher gemacht. Die Soft-Robotik lebt vom Einsatz neuer Materialien, additiver Fertigungsverfahren und neuer Antriebskonzepte. Allerdings sind zunächst noch grundlegende Weiterentwicklungen in Steuerungs- und Regelungstechniken notwendig. Erst dann werden Roboter die enorme Flexibilität etwa der menschlichen Hand für Montage- und Handhabungsoperationen abbilden können.
Flexible Roboterintegration im Sinne von „plug & produce“ wird nicht zuletzt dank Digitalisierung und Vernetzung immer einfacher. In Verbindung mit fahrerlosen Transportsystemen und mobilen Roboterplattformen zeigen sich in der Industrie erste hochflexible Montagelinien, mit der die bisherige starre Verbindung von Band und Takt aufgelöst wird.
Roboter unterstützen kundenindividuelle Produktion
Die Entwicklung flexibler automatisierter Systeme für Montage und Handhabung wird durch den Trend hin zu kundenindividueller Produktion nur umso wichtiger. Dabei hat sich gezeigt, dass die enge Zusammenarbeit von Mensch und Roboter besondere Potentiale birgt. Denn in der Mensch-Roboter-Kollaboration werden die herausragenden kognitiven und sensomotorischen Fähigkeiten des Menschen mit Präzision, Geschwindigkeit und mechanischer Leistung des Roboters in idealer Weise verbunden. Voraussetzung hierfür sind allerdings Robotersysteme, die dank ihrer Bauweise, integrierter Sensorik, Steuerungstechnik und weiterer Maßnahmen keine Gefahr für die in unmittelbarer Nähe arbeitenden Menschen darstellen.
Die WGP arbeitet im Bereich Montage und Robotik eng zusammen mit der auf dieses Gebiet fokussierten Wissenschaftlichen Gesellschaft für Montage, Handhabung und Industrierobotik e.V. (www.wgmhi.de).