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Kollaborative Roboter „Cobots“ sind die Speerspitze der Zukunft

Kollaborative Roboter „Cobots“ Sind Die Speerspitze Der Zukunft

Roboter sind ein fester Bestandteil von Fabriken der Zukunft. Die Einsatzmöglichkeiten und die Funktionsweisen haben sich bereits in den letzten Jahren in kürzester Zeit verändert. Helge Hanslik, Geschäftsführer der Lean Partners Projekt Gesellschaft kennt die Arbeitsweise und die Anwendungsfelder. Er erklärt heute, was kollaborative Roboter sind und welche Rolle die menschliche Arbeit seiner Meinung nach zukünftig spielen wird.

Helge Hanslik ist seit 2008 Geschäftsführer in der Lean Partners Projekt Gesellschaft und Fachmann für das Toyota-Produktionssystem. Seine Fähigkeiten liegen in der pragmatischen Anwendung und praktischen Umsetzung von „Lean-, KVP-“ Werkzeugen und Methoden. Die Begeisterung von Mitarbeitern und Führungskräften für Veränderungsprozesse sind sein Spezialgebiet. Wo immer er tätig ist, werden Prozesse, Arbeitsplätze und das Führungsverhalten nachhaltig und wirksam verbessert. Neben der Automobilindustrie zählen auch der Maschinenbau, die Elektroindustrie, die Konsumgüterherstellung und die Pharmaindustrie zu seinem Kundenkreis.

In den 80er Jahren wurden in der deutschen Automobilindustrie die ersten Industrieroboter eingesetzt. Sie waren aus heutiger Sicht sehr einfach aufgebaut und wurden hauptsächlich für Arbeiten eingesetzt, die für den Menschen sehr beschwerlich waren. Beispiele sind Arbeitsplätze, die unter ergonomisch ungünstigen Bedingungen und Positionen erfolgen oder Tätigkeiten, die hohe Kräfte erfordern, sowie enorme Gewichte und beispielsweise hohe Temperaturen. (Beispiele: Schweißroboter mit Schweißzange, Lackierroboter mit Spritzpistole). Die ersten Roboter, zum Beispiel bei Volkswagen, waren Eigenentwicklungen und Prototypen der OEM. Die Automobilisten haben, da es noch keine Roboterhersteller gab, die ersten Roboter selber entwickelt und hergestellt.

Robotertechnologie – oder wie ist es möglich, dass Roboter auf hundertstel Millimeter genau beliebige Punkte im Arbeitsbereich erreichen?

Die einzelnen Glieder eines Industrieroboters sind über Linearführungen und Drehgelenke zu einer kinematischen Kette miteinander verbunden. Die Glieder, Gelenke und deren Antriebe bilden die Achsen des Roboters. Mit Hilfe dieser Achsen ist es dem Roboter möglich, ein Werkzeug oder ein Werkstück im Raum gezielt zu positionieren und definierte Handlings durchzuführen.

Die Orientierung und Bewegung erfolgt über die unterschiedliche Koordination der Arten von Drehachsen und Linearführungen, die es dem Roboter ermöglichen, jeden Punkt in seinem Arbeitsbereich zu erreichen. Die Achsen 1,2 und 3 sind die Hauptachsen des Roboters. Mit Hilfe der Hauptachsen werden die Achsen 4,5 und 6, die als Kopf- oder Handachsen bezeichnet werden, im Arbeitsraum positioniert.

Durch die zusätzlichen Bewegungsmöglichkeiten der Handachsen kann der Greifer oder das Werkzeug im Raum so orientiert werden, wie es für die Bearbeitungs- oder Handhabungsaufgabe erforderlich ist. Mit den 6 Bewegungsachsen eines Industrieroboters lassen sich alle 6 Freiheitsgrade im Raum einstellen.

Die bisherigen Roboter wurden durch Schutzzäune umgeben oder mit entsprechender Sicherheitstechnologie, beispielsweise Lichtschranken von den Menschen getrennt. Geriet etwas in den Bewegungsablauf der Roboter, so war eine Kollision vorprogrammiert. Die dann erforderliche „Nachjustierung“ konnte nur durch ausgebildete Fachkräfte durchgeführt werden. Es wurde eine Menge Zeit und Aufwand benötigt, bis der Roboter wieder einsatzfähig war. Mit jeder neuen Generation dieser Art von Robotern ist und war eine aufwändige Qualifizierung der Fachkräfte erforderlich.

Derzeit steht eine neue Welle der Automatisierung durch sogenannte Cobots vor der Tür. Cobot dient als Bezeichung für kollaborative Roboter aus dem englischen: collaborative robot). Damit wird ein Industrieroboter bezeichnet, der mit Menschen gemeinsam arbeitet und im Produktionsprozess nicht durch Schutzeinrichtungen von diesen getrennt ist.

Die Besonderheit von kollaborierenden Robotern ist, dass sie in unmittelbarer Nähe zum Menschen und mit ihm gemeinsam arbeiten. 

Dies setzt voraus, dass die Roboter keine Verletzungen beim Menschen hervorrufen können. Zäune und andere Schutzeinrichtungen sind nicht mehr nötig, da die Roboter über eigene Sensoren verfügen, die Verletzungen beim Menschen verhindern. Die Roboter schalten sich außerdem automatisch ab, wenn sie Hindernisse berühren.

Inzwischen sind eigenständige Bewegungen möglich

Die ersten Cobots stellten die Sicherheit für die Arbeiter dadurch sicher, dass sie zu keinen eigenständigen Bewegungen fähig waren. Stattdessen wurden die Bewegungen durch den menschlichen Arbeiter geführt. Der Cobot konnte steuernd auf die Bewegung einwirken, indem zum Beispiel die Bewegungsrichtung geändert wurde. Spätere Cobots waren auch zu eigenen selbstgesteuerten Bewegungen fähig. Die auf diese Art betriebenen Roboter können zwar theoretisch sehr viel schnellere Bewegungen vollziehen, sind jedoch im kollaborativen Betrieb auf ein Minimum ihrer Fähigkeit begrenzt, da die Sicherheit des Menschen im Vordergrund steht. Oft werden kollaborative Roboter jedoch als reine Leichtbauroboter in abgetrennten Bereichen verwendet, da sie, beispielsweise bei der Handhabung von scharfen oder spitzen Gegenständen oder bei Schraubarbeiten, für den Menschen zu gefährlich sind.

Die Bandbreite der Cobots ist groß – Tendenz steigend

Die Firma Cobotics baut seit 2002 Cobots. Universal Robots veröffentlichte den ersten firmeneigenen Cobot, den UR5, im Jahr 2008. Im Jahr 2012 erschien mit dem UR10 ein etwas größeres Modell und im Jahr 2015 der kleinere UR3. Die KUKA AG produziert den LBR iiwa in einer Cooperation mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Das Unternehmen Rethink Robotics vertreibt seit 2012 einen Cobot unter dem Namen Baxter. Andere Modelle sind der Fanuc CR-35iA, der Bosch APAS assistant und der ABB YuMi. Nach Schätzung von Experten werden bis 2019 etwa 1,4 Millionen Industrieroboter weltweit zusätzlich eingesetzt. Den Großteil davon werden kollaborative Roboter, also Cobots, ausmachen. Das wird die Unternehmen und den Arbeitsmarkt gravierend verändern!

Werden Menschen in der Produktion bald überflüssig?

Bild: Roboter mit virtuellem Interface vor grauem HintergrundWas das für die Arbeitnehmer bedeutet, wird von Experten unterschiedlich beurteilt. Einige preisen die neuen Fähigkeiten der Cobots an, andere bleiben skeptisch. Der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbauer VDMA ist nicht besorgt über die wachsende Zahl der Roboter in der Industrie. Es wird davon ausgegangen, dass die Arbeitnehmer weiterhin die Hauptarbeiten verrichten und die Cobots nur unterstützende, helfende, monotone, ermüdende Tätigkeiten ersetzen, sowie den demografischen Wandel in der Bevölkerung, die im Durchschnitt die immer ältere Belegschaft „verjüngen“ und den fehlenden Nachwuchs ersetzen.

Es bleibt abzuwarten, wie diese Entwicklung sich tatsächlich auswirkt. Je mehr Cobots in Fabriken verwendet werden, desto mehr müssen Unternehmen in die Fertigkeit und Ausbildung von Mitarbeitern investieren. Für die Mitarbeiter nimmt die Bedeutung zu, dass lebenslanges Lernen, Weiterbildung und Flexibilität also Veränderungsbereitschaft auf hohem Niveau zur beruflichen Tätigkeit dazugehört. Ebenso die Erweiterung von Fähigkeiten und Erfahrungen um sich immer wieder auf die veränderten Umgebungsbedingungen einstellen zu können. Diese Eigenschaften fehlen auch den modernsten Cobots. Das können Maschinen noch nicht leisten.

Die Experten-Meinungen gehen auseinander

Roboter ersetzen Aufgaben, nicht Arbeitsplätze lautet eine These. Es stimmt, dass Maschinen auch zunehmend lernen können, ja es gibt „intelligente Maschinen“ und künstliche Intelligenz, aber ihr Wissen in völlig neuen Umgebungen oder Arbeitsbedingungen zu nutzen geht noch weit über ihre aktuellen Fähigkeiten hinaus.

Ohne den Menschen sind diese Systeme noch nicht in der Lage die vielfältigen, unterschiedlichsten Arbeitsaufgaben auf beliebige Situationen zu übertragen. 

Eine skeptischere Ansicht kommt von der Bank ING-Diba. Die Studie über die Erweiterung der Automatisierung schätzt, dass bis zu 18 Millionen Arbeitsplätze in Deutschland allein in den nächsten zehn bis 20 Jahren bedroht sind. Warehousing-, Hospitality-, Sekretariats- und Paketdienstleistungen könnten vor allem durch Robotisierung beseitigt werden. Das Zentrum für Europäische Wirtschaftsforschung ZEW zeigt in seiner Studie in ähnlicher Weise an, dass weniger qualifizierte und niedrig bezahlte Arbeitsplätze in Gefahr sind. Das impliziert, dass neu geschaffene Arbeitsplätze anspruchsvoller sein werden, als diejenigen, die verschwunden sind. Dass der technische Fortschritt ausschließlich zur Erleichterung und Bereicherung der Tätigkeiten der Arbeitnehmer führt, und nicht auch zu deren Substituierung, ist in jedem Fall ein Märchen. Wie und in welcher Form die Arbeitnehmer von den mitarbeitenden Cobots profitieren bleibt eine sehr entscheidende Frage.

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Claudia Blum

Bei Management Circle bin ich für die Personal-, Produktions- und Soft Skills-Themen zuständig. Ich betreue außerdem den Blog zu den Iran-Veranstaltungen. In diesen Portalen informiere ich Sie stets über alle Trends und Entwicklungen. Ich freue mich auf Ihre Anregungen und einen guten Wissensaustausch.

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