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Potentiale von mobilen Roboterteams in der Produktion

Produktives Teamwork

Im Kontext einer steigenden Variantenvielfalt in der Produktion müssen starre Automatisierungslösungen um anpassungsfähige und flexible Systeme ergänzt werden. Aktuelle Treiber hierfür sind zum einen die Wettbewerbsfähigkeit gegenüber konkurrierenden Unternehmen und andererseits der stetige Einfluss eines volatilen Marktes. Eine flexible Produktion ist z.B. notwendig, um kurzfristig auf Marktänderungen reagieren zu können. Ein Weg zu deutlich mehr Flexibilität liegt im Einsatz von mobilen autonomen Robotersystemen.

Abung 1: Mobiles Robotersystem mit Projektion von Informationen (Bild: Fraunhofer-Einrichtung für Gießerei-, Composite-)

Mobiles Robotersystem mit Projektion von Informationen (Bild: Fraunhofer-Einrichtung für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV)

Mobile Roboter bewegen sich anhand ihrer Sensoren kollisionsfrei und ohne eine statisch programmierte Route im Produktionsumfeld. Mithilfe dieser Systeme ist es möglich, einerseits Logistikaufgaben durchführen und andererseits in der Fertigung direkt mitwirken zu können. Um die vielfältigen Aufgabenbereiche heutiger Produktionsprozesse durch den Einsatz mobiler Robotersysteme abzubilden, sind unterschiedliche Fähigkeiten notwendig. Ein mobiler Roboter alleine ist nicht in der Lage, alle potentiellen Aufgaben zu bewältigen. Limitierende Faktoren hierbei sind z.B. Traglasten von Handhabungsgütern oder deren Eigenschaften sowie die Ausführbarkeit von Prozessschritten. Um vorgegebene Aufgaben dennoch mithilfe mobiler Robotersysteme erfüllen zu können, ist eine Kombination aus Fähigkeiten von mehreren Akteuren notwendig. Dieser Zusammenschluss zu einem Team kann dabei zum einen aus Mensch und Roboter oder mehreren Robotersystemen bestehen. Dadurch kann der Einsatzbereich von mobilen Robotersystemen maßgeblich erweitert werden. Um diese Teams zielführend einsetzen zu können, sind allerdings verschiedene Anforderungen zu erfüllen.

Abung 2: Darstellung des Anwendungsfalls im Projekt FORobotics (Bild: Fraunhofer-Einrichtung für Gießerei-, Composite-)

Darstellung des Anwendungsfalls im Projekt FORobotics (Bild: Fraunhofer-Einrichtung für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV)

Anforderungen an mobile Roboterteams

Beim Einsatz mobiler Roboterteams ist zunächst zu differenzieren, ob es sich bei einem der Partner um einen weiteren mobilen Roboter oder um einen Menschen handelt. Damit ein Mensch sinnvoll mit einem mobilen Roboter zusammenarbeiten kann, muss der Roboter intuitiv bedienbar sein und seine Aktionen transparent dargestellt werden. Hierfür ist es notwendig, dass der mobile Roboter mit entsprechender Technik zur Ein- und Ausgabe von Befehlen ausgestattet ist. Darüber hinaus liegt ein besonderes Augenmerk beim Einsatz von mobilen Roboterteams auf deren Planung. Dabei muss zunächst die auszuführende Aufgabe dahingehend analysiert werden, ob diese von einem Roboter alleine oder von einem Team ausgeführt werden kann. Hierzu müssen dem entsprechenden Planungssystem die speziellen Fähigkeiten der sich im Produktionsfeld eingesetzten Robotersysteme bekannt sein. Ferner müssen diese dynamisch anpassbar sein, wenn das entsprechende System z.B. durch den Wechsel eines Werkzeuges eine neue Fähigkeit erlernt. Beim Einsatz mehrerer mobiler Robotersysteme in einem Team ist die Kommunikation zwischen den einzelnen Akteuren bei der Ausführung einer gemeinsamen Aufgabe ebenfalls von entscheidender Bedeutung. Hierbei ist eine Abstimmung während des Prozesses ad hoc notwendig. Weiterhin besteht ein Potential von mobilen Roboterteams darin, dass die einzelnen Robotersysteme während ihrer Fahrt durch das Produktionsumfeld wertschöpfende Tätigkeiten durchführen können. Dieser Aspekt wird aktuell von der Gesetzeslage limitiert, bietet aber das Potential, die Produktivität der einzelnen Robotersysteme maßgeblich zu erhöhen. In diesem Fall sind sicherheitstechnische Strategien erforderlich.

Projektvorstellung FORobotics

Die beschriebenen Herausforderungen für den Einsatz mobiler Robotersysteme werden in dem Forschungsverbundprojekt FORobotics behandelt. Bei dem durch die Bayerische Forschungsstiftung geförderten Projekts geht es darum, mobile Roboterteams zielführend in den Unternehmen einzusetzen und dadurch die Wertschöpfungszeit zu steigern. Dazu werden reale Anwendungsfälle der beteiligten Industriepartner untersucht und abgeleitet, wie Roboterteams zum Einsatz kommen können. Wesentliche Zielstellungen des Projekts sind dabei die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter, die Planung von mobilen Systemen im Produktionsumfeld inklusive der dadurch einhergehenden Befähigungen der Roboter für die entsprechenden Aufgaben sowie die Absicherung der einzelnen Systeme. Der letzte Punkt zielt auf die Problemstellung ab, dass mobile Robotersysteme aktuell während des Verfahrens keine wertschöpfenden Tätigkeiten ausführen dürfen. Hierfür werden im Projekt Maßnahmen erarbeitet, wie diese Tätigkeiten abgesichert werden können, um sie dennoch durchzuführen. Im Projekt FORobotics wird ein Anwendungsfall adressiert, der sich aus drei Teilaspekten zusammensetzt. Diese sind real bei den Anwendungspartnern zu finden.

Potentiale von mobilen Roboterteams in der Produktion
Bild: Fraunhofer-Einrichtung für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV


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