KEM Konstruktion Kollaborative Robotik 2018

TRENDS
KOLLABORATIVE ROBOTIK
Künstliche Intelligenz und Machine Learning machen Arbeitsplätze zu lernenden Systemen
Schüler und Lehrer zugleich
Vor allem bei monotonen oder gefährlichen Tätigkeiten können Roboter als Assistenzsysteme den
Menschen entlasten. Der Bionic Workplace von Festo ist als kollaborativer Arbeitsplatz konzipiert,
der mit jeder gelösten Aktion dazulernt und sich selbst optimiert. Dank seiner Vernetzbarkeit lassen
sich die erlernten Prozesse auf andere Systeme übertragen. Wissensbausteine werden so geteilt
und erlauben eine flexiblere Produktion.
Wie die Technik den Werker bei seiner Arbeit unterstützt und
ihn bei anstrengenden oder gefährlichen Tätigkeiten entlastet,
zeigt die Festo AG & Co. KG mit seinem Bionic Workplace. Zentraler
Bestandteil der Arbeitsumgebung ist der pneumatische
Leichtbauroboter Bionic Cobot. Der Roboter ist mit IT-Systemen aus
dem Bereich der künstlichen Intelligenz verbunden. Diese sind in
der Lage, gesprochene Fragen des Menschen zu verstehen und zu
interpretieren. So kann der Werker intuitiv mit dem Roboter zusammenarbeiten.
Das lernende System kann auch Bilder der angeschlossenen
Kamerasysteme sowie Positionsdaten und andere Informationen
der übrigen Geräte aus der Arbeitsumgebung verarbeiten
und verknüpfen. Es entsteht eine sogenannte semantische Karte,
die durch maschinelles Lernen ununterbrochen wächst. Anschließend
verteilt das System die Aufgaben sinnvoll auf den Roboter
und die anderen Tools, um den Menschen optimal bei seiner Arbeit
zu unterstützen.
Die dritte Hand an der Werkbank
Der Cobot ist in seinem Aufbau dem menschlichen Arm nachempfunden,
von der Schulter über Oberarm, Ellbogen, Elle und Speiche
bis zur Hand. Er macht sich dabei den natürlichen Wirkmechanismus
von Bizeps- und Trizepsmuskel zunutze, also das effiziente Zusammenspiel
von Beuger und Strecker, und das in allen seinen Gelenken.
Dadurch kann er wie sein biologisches Vorbild sehr feinfühlige
Bewegungen ausführen. Diese Bewegungen werden durch Luft-
druck erzeugt, was ihn nachgiebig macht. So ist er in der Lage, unmittelbar
und sicher mit dem Menschen interagieren. Möglich
macht dies digitalisierte Pneumatik: Das eingesetzte Festo Motion
Terminal eröffnet neue Lösungsräume für die sichere Mensch-Roboter-Kollaboration
und erlaubt dem Roboter sowohl kraftvolle und
schnelle, als auch weiche und feinfühlige Bewegungsabläufe.
Je nach Aufgabenstellung lassen sich an den Cobot unterschiedliche
Greifer anschließen. Seine Bedienung erfolgt intuitiv über ein eigens
entwickeltes grafisches User Interface: Mit einem Tablet kann
der Anwender die durchzuführenden Aktionen ganz einfach teachen
und parametrieren. Anschließend lassen sich die definierten Arbeitsschritte
per Drag and Drop in einer Zeitleiste beliebig aneinander
reihen. Dabei wird der komplette Bewegungsablauf virtuell abgebildet
und gleichzeitig simuliert. Schnittstelle zwischen dem Tablet
und dem Festo Motion Terminal ist die Open-Source-Plattform
ROS (Robot Operating System), auf der die Bahnplanungen der Kinematik
berechnet werden.
Selbst lernender vernetzbarer Arbeitsplatz
Der Arbeitsplatz ist ergonomisch gestaltet und bis hin zur Beleuchtung
individuell an den Menschen adaptierbar. Sensoren und Kamerasysteme
erfassen die Positionen von Werker, Bauteilen und Werkzeugen,
so dass der Mensch den Cobot über Bewegung, Berührung
oder über die Sprache intuitiv steuern kann. Eine Software verarbeitet
sämtliche Kamerabilder und Inputs der verschiedenen Periphe-
Bild: Festo
In seinen Bewegungsmustern ist der Bionic Cobot dem menschlichen
Arm nachempfunden, von der Schulter über Oberarm, Ellbogen, Elle und
Speiche bis zur Hand
Bild: Festo
Im Bionic Workplace arbeitet der Mensch mit Festos
Bionic Cobot sowie zahlreichen Assistenzsystemen
zusammen, die miteinander vernetzt sind
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