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Artikelserie Forschungsprojekt KoKoMo (Teil 3)

Simulation der Prototypen

Im Rahmen des Verbundprojektes KoKoMo soll ein Demonstrator entwickelt werden, der dazu dient, die Wirkungsbereiche von Menschen und Robotern zu testen und unterschiedliche Szenarien zu prüfen. In Teil 1 und 2 dieser Artikelserie zum Forschungsprojekt ging es um die Anforderungen, die kollaborative Montagesysteme mit sich bringen sowie die Fragestellung, wie sich kollaborative Montageprozesse simulationstechnisch abbilden lassen. Nun geht das Projekt in die nächste Phase: Die Prototypen sollen entstehen.

Ziel des Verbundprojektes KoKoMo ist es, Betriebsdaten kollaborativer Montagesysteme sowie Produktdaten der zu fertigenden Produkte in Planungssysteme zurückzuführen, zu integrieren und so durch eine geeignete Informationskonsolidierung die Einführung und den Betrieb interaktiver Montagearbeitsplätze zu vereinfachen. Die Möglichkeit der flexiblen Anpassung dieser Prozesse an neue Produktvarianten durch Übertragung von Prozesswissen über Ähnlichkeiten und die optimale Einbindung der Mensch- und Roboterfähigkeiten ist dabei der zentrale Ansatzpunkt.

Zu den Teilnehmern der Forschungsgruppe gehören neben Instituten und Unternehmen auch potentielle Anwender, die ihre Bedürfnisse aus der Praxis in das Projekt einfließen lassen. Angefangen von einem Antriebshersteller über einen Pumpenhersteller und bis hin zu einem Produzenten von Einzäunungen, berichten sie über die realistischen Anforderungen in den jeweiligen Branchen. Unter Berücksichtigung der bisherigen Ergebnisse stand als nächster Schritt die Entwicklung von Prototypen an. Zunächst wurden mit der Simulationssoftware IndustrialPhysics von Machineering Modelle der geplanten Roboterarbeitsplätze entwickelt, die exemplarische Arbeitsvorgänge der möglichen Anwender abspielten. Mit der Durchführung der virtuellen Inbetriebnahme wurden diese Modelle auf Machbarkeit, Effizienz und Sicherheit überprüft. Da es bei KoKoMo um kollaborative Montageprozesse zwischen Mensch und Maschine geht, musste nun auch der Mensch in dieses Simulationsmodell integriert werden.

Simulierte Kollaboration

IndustrialPhysics hat standardmäßig verschiedene VR- und AR-Brillen angebunden. In diesem Kontext bot sich nun der Einsatz der Microsoft Hololens an. Die AR-Brille macht den Anwender zum Teil der Simulation. So kann der User den jeweiligen Part am Handarbeitsplatz in der virtuellen Realität einnehmen. In diesem Moment wird das Robotermodell und der Anwender in einem gemeinsamen Simulationsmodell zusammengeführt – und so die Kollaboration unter Realbedingungen durchzuspielen. Kollaborative Montagesysteme, bei denen ein Mensch mit einem Roboter interagiert, bieten ein großes Potential bei der Montage von variantenreichen Produkten. Dabei geht es nicht nur um die Überprüfung der Machbarkeit, sondern auch um die bestmögliche Gestaltung des Handarbeitsplatz. Sind alle notwendigen Handgriffe ohne Probleme umsetzbar? Kommen sich Mensch und Roboter in die Quere? Oder gibt es sogar Situationen, in denen es für den Mensch gefährlich werden kann? All diese Momente lassen sich mithilfe der in KoKoMo erlangten Erkenntnisse im Simulationsmodell testen und variieren. Und das alles völlig ohne jedes Risiko. Darüber hinaus können Konzepte zur Schulung der Mitarbeiter und zur technischen und wirtschaftlichen Bewertung kollaborativer Montagesysteme erstellt werden. Die beteiligten Forschungspartner können so den tatsächlichen Bedarf der Unternehmen ermitteln, diesen virtuell darstellen und für den realen Einsatz vorbereiten. So zeigte sich auch, dass sich die virtuelle Inbetriebnahme für die Mensch/Roboter-Kollaboration nicht nur bei großen Unternehmen eignet, sondern auch mittelständische Unternehmen und kleine Firmen wie Ingenieurbüros davon profitieren. Die zeitliche und monetäre Investition wiegt bei kleineren Unternehmen deutlich schwerer, aber auch hier amortisiert sich die Investitionen relativ schnell. Auch kleine Unternehmen stehen auf dem Markt unter Konkurrenzdruck und auch deren Kunden erwarten entsprechende Ergebnisse.

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