Programmieren leicht gemacht

Roboter als intelligente Fertigungsassistenten

Per Drag&Drop stellt sich der Anwender das Programm aus vordefinierten Bausteinen zusammen. Bild: ArtiMinds Robotics

Roboter sind heute allgegenwärtig und aus der modernen Automatisierungstechnik nicht mehr wegzudenken. In Zukunft wird sich ihre Präsenz noch verstärken. Laut einer aktuellen Studie der Boston Consulting Group werden sie wahrscheinlich den nächsten Produktivitätssprung in der Industrie herbeiführen. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass die Roboter „souverän“ mit immer komplexeren Aufgabenstellungen in der Fertigung zurechtkommen. Außerdem sollten sie sich möglichst einfach und schnell programmieren lassen. Dann sind auch sich rasch verändernde Produktionsbedingungen und -abläufe kein Problem für die „intelligenten Automaten“.

Wenn Industrieroboter Bauteile in hoher Geschwindigkeit millimetergenau platzieren, ist das ein beeindruckendes Schauspiel. Doch die Maschinen sind nicht sehr schlau – neue Tätigkeiten lernen sie nur mühsam. Mit Produktivitätssteigerung lässt sich dies kaum in Einklang bringen, denn dazu müssen die Roboter lernen, mit Teiletoleranzen und variierenden Arbeitsprozessen umzugehen. Die Tendenz zu kürzeren Produktlebenszyklen und der Trend immer kleinerer Stückzahlen verlangt ebenfalls immer mehr Flexibilität. Erschwerend kommt hinzu, dass prozesssichere Roboterlösungen meist die Auswertung von Sensordaten erfordern, z.B. von Kraft-Momenten-Sensoren. Das treibt normalerweise den Programmieraufwand beachtlich in die Höhe. Ein typisches Beispiel hierfür ist die Einzellen-Montage mit vielen Einzelschritten und wechselnden Teilen.

Programmieraufwand limitiert den Robotereinsatz

Roboter sollten „souverän“ mit immer komplexeren Aufgabenstellungen wie z.B. einer Kabelmontage in der Fertigung zurechtkommen. Bild: ArtiMinds Robotics

Roboter sollten „souverän“ mit immer komplexeren Aufgabenstellungen wie z.B. einer Kabelmontage in der Fertigung zurechtkommen.

Auch für sehr komplexe Aufgabenstellungen ist die entsprechende Roboterhardware und Sensorik heute bereits verfügbar. Programmierkosten und -dauer sowie ein Mangel an entsprechenden Experten limitieren in der Praxis jedoch den Robotereinsatz auf eher einfache Anwendungen mit festen Trajektorien, wie z.B. beim Serienschweißen oder Pick&Place. Auch Aufgabenstellungen, die etwas mehr Flexibilität erfordern, lassen sich noch mit überschaubarem Aufwand realisieren. Dazu zählt z.B. das Palettieren. Wird es komplexer, z.B. bei Fügeoperationen oder Montageteilschritten, kann der Programmieraufwand für die robotergestützte Fertigung von nur einer Produktvariante ohne Weiteres ein halbes Jahr dauern und ist unter ökonomischen Gesichtspunkten nicht mehr vertretbar. Der Programmieraufwand für eine vollständige Montageanwendung ist dann auf jeden Fall alles andere als wirtschaftlich.

Adieu Zeilencode!

Per Drag&Drop stellt sich der Anwender das Programm aus vordefinierten Bausteinen zusammen. Bild: ArtiMinds Robotics

Per Drag&Drop stellt sich der Anwender das Programm aus vordefinierten Bausteinen zusammen.

Dieser Problematik hat sich die Karlsruher Firma ArtiMinds Robotics angenommen. Die Experten haben mit ArtiMinds RPS eine Software für einen flexiblen, günstigen Robotereinsatz entwickelt, die eine intuitive Programmierung auch von kraftgeregelten Prozessen ermöglicht und so den Robotereinsatz vereinfacht und beschleunigt. Ihr Prinzip basiert auf der Kombination vordefinierter Bausteine, die der Anwender per Drag&Drop zusammenstellt. Dabei wird er interaktiv geleitet und es gibt Animationen, die auch weniger versierten Anwendern das Vorgehen anschaulich machen. Die rund 50 Bausteine decken nahezu alle Aufgabenstellungen ab. Gleichzeitig bleibt die Auswahl aber auch überschaubar.

Anschließend werden die ausgewählten Bausteine durch Führen des Roboters an Schlüsselpunkte parametrisiert. Bild: ArtiMinds Robotics

Anschließend werden die ausgewählten Bausteine durch Führen des Roboters an Schlüsselpunkte parametrisiert.

Anschließend werden die ausgewählten Bausteine durch Führen des Roboters an Schlüsselpunkte parametrisiert. Neue Aufgaben können die Bediener den Robotern also unkompliziert beibringen, indem sie den Roboterarm manuell an die richtigen Stellen bewegen. Die aktuell übliche Programmierung mittels Zeilencode ist nicht mehr notwendig. Dabei ist die Software an den Wissensstand des Nutzers anpassbar und sowohl für erfahrene Systemintegratoren als auch wenig versierte Anwender beim Anlagenbetreiber geeignet. Jeder kann dadurch Roboter in verschiedenen Produktionsbereichen einsetzen; die Automatisierung wird wirtschaftlicher.

Hundertmal schneller programmieren

Hundertmal schneller programmieren am Beispiel einer Stift-Loch-Applikation mit Denso VS-50 und Waco Kraftsensor. Bild: ArtiMinds Robotics

Hundertmal schneller programmieren am Beispiel einer Stift-Loch-Applikation mit Denso VS-50 und Waco Kraftsensor.

Wie schnell sich Roboter mit der neuen Software programmieren lassen, verdeutlicht am besten das Beispiel einer Stift-Loch-Applikation: Wie unabhängige Tests gezeigt haben, lässt sich mit der neuen Software ein prozessischeres Stecken in ca. fünf Minuten durch Einteachen von sieben Schlüsselpunkten programmieren. Die notwendige Spiralsuche zum prozessischeren Auffinden des Lochs sowie die Kraftregelung zur Vermeidung von Verklemmungen beim Steckvorgang werden vollständig automatisch erzeugt. Mit Standardsoftware und Zeilencodes dagegen würde eine Längssuche zum Auffinden des Lochs bereits mehrere Stunden dauern; eine Spiralsuche und die Kraftregelung zur Vermeidung von Verklemmungen wäre mit vertretbarem Aufwand gar nicht möglich.

Die Schnelligkeit und Einfachheit der Programmierung erschließt der Robotik zahlreiche neue Anwendungsfelder, zumal sich durch die dank der Kraftregelung gewonnenen Flexibilität teure, projektspezifische Hardwarelösungen vermeiden lassen. Selbst sehr anspruchsvolle Aufgabenstellungen wie das prozesssichere Kabelstecken bei der Schaltschrankverdrahtung werden realisierbar und amortisieren sich meist bereits im ersten Jahr, weil Standardhardware genügt. Ist das Programm fertig, wird es auf die Robotersteuerung überspielt und ist dann automatisch in den Prozessablauf integriert.

Neue Anwendungsfelder durch Kraftregelung

Neben solchen anspruchsvollen Aufgaben in der Handhabung und Fertigung mit robusten prozesssicheren Fügeoperationen im Mikrometerbereich ergeben sich noch viele weitere Chancen für den kraftgeregelten Robotereinsatz, z.B. in der Qualitätssicherung mit Online-Kraftmessung, im Bereich der Laborautomatisierung oder beim Test von Prototypen. Dabei verstehen sich die Karlsruher Robotik-Spezialisten nicht nur als reiner Softwarelieferant, sondern beraten auch als Dienstleister Firmen hinsichtlich Automatisierungschancen und unterstützen Systemintegratoren bei der Roboterprogrammierung anspruchsvoller Projekte.

Über ArtiMinds Robotics
Die ArtiMinds Robotics GmbH wurde 2013 in Karlsruhe als Spin‐Off des KIT gegründet. Das Unternehmen bietet mit der ArtiMinds RPS eine innovative Software zur intuitiven und schnellen Roboterprogrammierung, die einen kostengünstigen und robusten Robotereinsatz auch in neuen Anwendungen ermöglicht. Für diese Entwicklung erhielt das Unternehmen bereits zahlreiche Förderungen und Auszeichnungen. Darüber hinaus unterstützen die Karlsruher Spezialisten Systemintegratoren und Endanwender bei der Programmierung von anspruchsvollen Automatisierungslösungen.

Weitere Informationen zum Thema finden Sie unter www.artiminds.com

Alle Bilder: ArtiMinds Robotics


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