Intuitiv programmierbarer Schweißroboter denkt mit

Science - Aus Wissenschaft und Forschung

Eine Roboterzelle, in der ein Industrieroboter vom Bediener lernt, hat das Fraunhofer IPA, Stuttgart, realisiert:

03. Dezember 2009

Daten für eine neue Aufgabe erfasst der Roboter aus der Vorführung und Erklärung eines Prozessexperten, und er kann dann – nachdem er hinreichend Daten gesammelt hat – die Effizienz der Programmierung durch eigene Vorschläge weiter steigern.

Obwohl sie auch für kleine und mittlere Losgrößen ein enormes Potenzial zur Effizienz- sowie Qualitätssteigerung bieten, scheitert der Einsatz von Industrierobotern in kleineren Produktionsbetrieben häufig an den Kosten für die aufwendige Programmierung der komplexen Systeme. Neuartige Programmierverfahren wie die Programmierung durch Vormachen versprechen hier Abhilfe. Die Idee zielt darauf ab, dem Roboter auf möglichst intuitive Weise zu zeigen und zu erklären, worin seine neue Aufgabe besteht. Zur Programmierung sind damit keine Expertenkenntnisse mehr notwendig; sie kann direkt vom Prozessexperten durchgeführt werden.

Bei der am Fraunhofer IPA realisierten Roboterzelle führt der Bediener den Roboter am eigens hierfür konstruierten Handgriff entlang der gewünschten Bahn. Der Roboter – und wahlweise auch der ins System integrierte Dreh-Kipp-Positionierer – folgt dank Kraft-Momenten-Sensorik und lässt sich zeitgleich vom Bediener über eine grafische Benutzeroberfläche sowie über eine robuste Sprachsteuerung instruieren (Bilder oben). Die Definition der notwendigen Prozessparameter findet anschließend anhand der grafischen Benutzeroberfläche statt, in der die aufgenommene Bahn in einer dreidimensionalen Visualisierung kontrolliert und nachbearbeitet werden kann. Aus diesen Informationen erzeugt das System automatisch ein Roboterprogramm, das direkt per Knopfdruck gestartet werden kann.

Der Clou des Systems: Während der Demonstrationen durch den Prozessexperten sammelt das System Daten, aus denen es wiederkehrende Abläufe, die während der Programmierung ähnlicher Aufgaben entstehen, extrahiert. Wurde bereits genug Vorwissen gesammelt, wechselt das System von seiner passiven Rolle in eine aktive, indem es selbst Vorschläge zu Prozessparametern oder Nutzeraktionen generiert. Die Vorschläge werden in der grafischen Oberfläche dargestellt oder als Sprachausgabe bereitgestellt. So werden zeitraubende Abläufe wie das Nachbearbeiten langer Roboterbahnen auf einen Kontrollblick sowie eine Bestätigung des Vorschlags reduziert.

Auch im Praxistest hat sich der Referenzaufbau bereits bewährt. Dazu wurde die Roboterzelle in der Produktionsumgebung von Treffler Maschinenbau aufgebaut und von den dortigen Schweißexperten auf Herz und Nieren getestet. Die Ergebnisse sind vielversprechend. So lässt sich beispielsweise der Programmieraufwand für ein neues Werkstück im Schnitt auf 50 Prozent der Zeit reduzieren, die für die ›klassische‹ Online-Programmierung anfällt. Ein Mitarbeiter ohne Vorwissen in der Roboterprogrammierung kann bereits innerhalb eines Tages in die Bedienung des Systems eingewiesen werden.

Erschienen in Ausgabe: 11-12/2009