Als kollaborative Roboter, kurz Cobots, werden Industrieroboter bezeichnet, die in direkter und ungeschützter Umgebung mit dem Menschen zusammenarbeiten. Schutzeinrichtungen kommen demnach nicht zum Einsatz. Vorausgesetzt wird in diesem Kontext, dass die Roboter in erster Linie zuverlässig arbeiten und keine Gefahr für den Menschen darstellen. Das Konzept kollaborierender Roboter stammt aus einem Forschungsprojekt von 1995, welches die Zielsetzung verfolgte, eine Zusammenarbeit von Roboter und Mensch "Hand in Hand" zu ermöglichen. Nach Realisation des Projekts erhielten erste Cobots Einzug in die Hallen diverser Produktionsanlagen. Der Unterschied zwischen Cobots und gängigen, herkömmlichen Robotern ist dennoch nicht allzu bekannt. Dabei sind Cobots heute von großer Relevanz und werden stetig durch neue, innovative Technologien bereichert und weiterentwickelt.
Cobot vs. Roboter
Roboter haben sich über viele Jahre hinweg im industriellen Sektor etabliert und finden immer häufiger auch im Privatleben Verwendung. Roboter für den Hausgebrauch verrichten in der Regel entweder nützliche Arbeiten oder dienen der Unterhaltung. Erfolge konnten hier vor allem autonome Rasenmäher- und Staubsaugerroboter feiern. In der Industrie werden Roboter eingesetzt, die Aufgaben automatisiert und weitestgehend ohne menschliches Zutun verrichten können. Den industriellen Robotern stehen die kollaborierenden Roboter gegenüber. Während konventionelle Roboter grundlegend nicht direkt mit dem Menschen interagieren und von ihm räumlich getrennt sind, arbeiten Cobots Hand in Hand mit dem Menschen zusammen. Hierzu sind Cobots mit Sensoren ausgestattet und so programmiert, dass sie sich bei ungewünschter Berührung von Hindernissen selbst abschalten. So wird verhindert, dass der Mensch zu Schaden kommt. Sensoren und Kameras sind zudem für die Objekterfassung und -erkennung zuständig; das System ist somit in der Lage, beispielsweise ein Werkstück von einem Körperteil des Menschen zu unterscheiden.
Cobots im Verlauf der Zeit
Die erste Generation der kollaborierenden Roboter war zu keiner selbstständigen Bewegung fähig. Der Mensch sorgte für die Bewegung und führte diese zusammen mit dem Cobot aus. Die neuartigen Roboter konnten allerdings schon Bewegungen steuern und die Richtung der Bewegung ändern. Nachfolgende Generationen waren bereits in der Lage, Bewegungen automatisch beziehungsweise selbstgesteuert durchzuführen. Im Gegensatz zu vielen Industrierobotern passen sich Cobots bei ihrer Arbeit an die Geschwindigkeit des Menschen an, obwohl sie in der Theorie zu schnelleren Bewegungen fähig sind. Oberste Priorität ist jedoch die Sicherheit des Arbeiters. Cobots werden beispielsweise für Schraubarbeiten oder die Arbeit mit Materialien, die für den Arbeiter gefährlich sind, genutzt. Um die Sicherheit des Menschen zu garantieren, werden sehr hohe Anforderungen an die technischen und mechanischen Komponenten der Geräte gestellt. Für den nötigen Antrieb bietet die Baureihe CanisDrive® der Harmonic Drive SE mit ihrer zentralen Hohlwelle und ihrem kippsteifen Abtriebslager eine nicht nur präzise, sondern auch enorm kompakte Lösung.
Cobot-Eigenschaften im Überblick
Zusammenarbeit mit dem Menschen
Ziel des Einsatzes von Cobots ist es nicht, den Menschen vollständig zu ersetzen oder ihm seine Arbeit zu entreißen. Kollaborative Roboter sollen hingegen bei komplexen Arbeiten assistieren – sie arbeiten also nicht für, sondern mit dem Menschen. Der Mensch beziehungsweise der Arbeiter führt häufig feinere Arbeiten aus, für die ein Cobot nicht geeignet ist. Vielmehr kann ein Cobot beispielsweise Bauteile an einen Mitarbeiter reichen, welcher im Anschluss die präzise Feinarbeit übernimmt. Industrielle Roboter hingegen sind oftmals schnell und kraftvoll arbeitende Maschinen, die keine Rücksicht auf ihr Umfeld nehmen, sondern ausschließlich ihre vorher programmierten Arbeitsschritte ausführen. Für industrielle Roboter werden meist Käfige oder abgetrennte Räume genutzt, um den Arbeiter nicht zu gefährden.
Großes Anwendungsspektrum dank einfacher Programmierung
In der Regel sind kollaborierende Roboter leicht zu programmieren und lernen eigenständig hinzu, wohingegen der klassische Industrieroboter spezialisierte Programmiertechniken und -kenntnisse erfordert. Viele Cobot-Modelle können Bewegungen nachahmen und bei Bedarf wiederholen. Die leichte Programmierbarkeit der Geräte beruht darüber hinaus auch auf simplen Benutzeroberflächen. Im Einsatz sind Modelle, die mithilfe einer grafischen Benutzeroberfläche bedient und umprogrammiert werden können.
Durch die gegebene Mobilität und leichte Programmierbarkeit können Cobots innerhalb der Produktionskette flexibel eingesetzt werden und sind nicht an eine bestimmte Position gebunden. Bei einer Umstrukturierung der Produktionshalle entfallen somit Kosten für eine aufwändige Demontage und die erneute Montage. Die Geräte können beispielsweise an der Decke, am Boden, senkrecht oder horizontal fixiert und eingesetzt werden. Die Beweglichkeit der Cobots wird durch leichte Bauteile garantiert.
Cobots als Bestandteil der Industrie 4.0
Dass Cobots eine Schlüsselrolle bei Zukunftsprojekten wie der Industrie 4.0, welche die umfassende Digitalisierung der industriellen Produktion in Deutschland zum Ziel hat, spielen, ist unumstritten. Dabei sollen Cobots nicht nur als zukunftsträchtige Komponente der Produktion dienen und den Arbeitsalltag für Mitarbeiter angenehmer gestalten, sondern auch das Sammeln von unternehmensinternen Datenmengen erleichtern und optimieren. Besagte Daten sorgen für eine effiziente und effektive Weiterentwicklung der Produktion.
Die fortlaufende Entwicklung von Cobots basiert zu großen Teilen auf dem Aspekt der Sicherheit. Hierzu sind Cobots derzeit mit unter anderem Kraftsensoren, kapazitiven Sensoren und einer Vielzahl von Kamera-Systemen versehen, die in Echtzeit Informationen sammeln und an eine Software weiterreichen. Erkennt die Software einen Fehler oder ein Risiko, muss sie den Betrieb des Geräts umgehend unterbrechen können.