MRK: Schwerlastroboter werden zu Teamplayern

Cobots haben der Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) den Weg bereitet. Derzeit geht der Trend zu Schwerlast-MRK in der Industrie, während Leichtbauroboter noch in der Findungsphase sind.

Der große Hype um Cobots, der vor ein paar Jahren noch die Runde in der Robotikwelt machte, ist deutlich abgeklungen. Die kleinen Leichtbauroboter, die gemeinsam mit Menschen im gleichen Arbeitsraum ohne aufwändige Schutzräume arbeiten, werden bei weitem nicht in den Stückzahlen gebaut, die man vor ein paar Jahren noch prognostizierte.

„Wir haben bereits sehr viele Anwendungen im Markt – echte MRK-Anwendungen sind darunter aber nur 10 bis 20 Prozent“, stellte Helmut Schmid, General Manager Western Europe & Geschäftsführer des Cobot-Herstellers Universal Robots GmbH, vor zwei Jahren fest. Seitdem hat sich nichts Grundlegendes verändert. Der Leichtbauroboter wird nicht wegen seiner Fähigkeiten als MRK-Roboter, sondern primär als kostengünstige Lösung und aufgrund seiner einfachen Integration und Bedienung genutzt.

Doch woran liegt das? „Das zu Beginn der MRK-Diskussion oft dominierende Bild, dass Mensch und Roboter eng Hand in Hand arbeiten, ist nur in ganz wenigen Fällen sinnvoll“, betont Professor Wilhelm Bauer, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO).

Vier Szenarien für den Einsatz von Mensch-Roboter-Kollaborationen in der Industrie

Ein Blick in die Praxis verrät, dass das „K“ in MRK nicht unbedingt nur für Kollaboration steht, sondern auch für Koexistenz und Kooperation. Je nachdem, in welchem Szenario gearbeitet wird, fällt die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter dabei mehr oder weniger eng aus.
Entsprechend unterscheidet die Norm ISO TS 15066 vier Arten des kollaborierenden Betriebs, deren Eignung von den Anforderungen des Unternehmens an die Anwendung hinsichtlich Taktzeit, Flexibilität und Kosten abhängt:

• Koexistenz mit „sicherheitsgerichtetem überwachtem Halt“: Hier arbeiten Mensch und schutzzaunloser Roboter in benachbarten Bereichen, haben aber keinen gemeinsamen Arbeitsraum. Durch „Stopp bei Zutritt“ hört der Roboter auf zu arbeiten, sobald eine Person seinen festgelegten Arbeitsraum betritt. Wird die Zelle wieder verlassen, läuft der Roboter automatisch wieder an.
• Kooperation durch „Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung“: Bei der Kooperation teilen sich Mensch und Roboter einen Arbeitsraum, arbeiten darin aber zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Wird bei diesem Szenario ein definierter Sicherheitsabstand unterschritten, stoppt der Roboter. Sobald der Sicherheitsabstand eingehalten wird, führt der Roboter seine Bewegungen weiter. Je langsamer sich der Roboter dabei bewegt, desto niedriger kann der Sicherheitsabstand sein.
• Kollaboration durch den Einsatz von „Leistungs- und Kraftbegrenzung“: Dabei arbeiten Mensch und Cobot gleichzeitig am selben Bauteil in einem gemeinsamen Arbeitsraum. Für die direkte Interaktion zwischen Mensch und Roboter werden Kraft und Druck, die der Cobot auf den Mitarbeiter ausüben kann, technisch auf ein ungefährliches Maß begrenzt. Damit es bei der engen Zusammenarbeit nicht zu Verletzungen kommt, setzt man meist kraftbegrenzte, also intrinsisch sichere Cobots ein.
• Handführung: Ein viertes Szenario ist das Handführen. Der Mitarbeiter gibt dem MRK-Roboter dabei durch physische Interaktionen direkt vor, welche Bewegungen dieser ausführen soll. Das Handführen eignet sich zum Beispiel zur Roboterprogrammierung oder zur assistierten Positionierung. Schutzprinzipien sind hier die Begrenzung der Robotergeschwindigkeit sowie die aktive Bewegungsfreigabe durch eine Zustimmeinrichtung.

Dadurch, dass sich kollaborative Robotik-Anwendungen nicht nur mit einer Leistungs- und Kraftbegrenzung, sondern auch mit Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung umsetzen lassen, hat sich eine weitere Möglichkeit für die Industrie ergeben. So entwickeln einige Roboterhersteller keine speziellen Cobot-Modelle, sondern verwandeln ihre klassischen Industrieroboter mit Hilfe von Sensorik oder einer Safety-Schutzhaut in MRK-Roboter. Der Vorteil dabei: Die MRK-befähigten Industrieroboter unterliegen im Vergleich zu reinen Cobot-Assistenzrobotern keinen Einschränkungen hinsichtlich Traglast, Geschwindigkeit, Reichweite und Präzision.