Wir sind die Coboter

Wenn sich Yumi an die Arbeit macht, hat das nichts Roboterhaftes an sich, nichts von diesen abgehackten Moves, mit denen ein Tänzer seinem Publikum zeigt, dass er jetzt einen Androiden spielt. Yumi bewegt seine Arme eleganter und geschmeidiger als sein menschliches Gegenüber, dem er in der Fabrik von ABB Elektro-Praga in Gablonz an der Neiße zur Hand geht. Er kann den Mann zwar nicht aus großen Kulleraugen anschauen wie seine amerikanischen Artgenossen Baxter und Sawyer; dazu fehlt ihm das Display, das bei denen wie ein vierkantiger Kopf auf dem Rumpf thront.

Dieses Manko macht der zweiarmige Leichtbauroboter durch seine zirkusreife Geschicklichkeit wett; die fummeligsten Handgriffe gelingen ihm spielend. Seine 14 Drehgelenke erlauben dem mechatronischen Mitarbeiter Verrenkungen, nach denen jeder Mensch zwölf Sitzungen Physiotherapie bräuchte.

Als Yumi im Frühling 2015 sein Debut auf der Industriemesse in Hannover gab, war weniger seine Beweglichkeit die Sensation als die Tatsache, dass man ihn nicht in einen Käfig sperren musste. Er war einer der ersten „collaborative robots“, kurz Cobots, ist also – im Gegensatz zu einem herkömmlichen Industrieroboter – für die gefahrlose Zusammenarbeit mit Menschen in unmittelbarer Nähe konstruiert.

Daher kommt auch sein Name: Die Silben Yu und Mi stehen für „You & Me“. Doch das heißt nicht, dass der vom Schweizer ABB-Konzern entwickelte Apparat eine eigene Persönlichkeit hätte und mit uns reden könnte. Stehen wir auf, rührt er sich keinen Mikrometer von der Stelle, denn der beinlose Geselle ist an seinem Arbeitsplatz festgeschraubt. Cobots haben keine Ähnlichkeit mit Humanoiden wie C-3PO aus Star Wars oder dem drolligen japanischen Grüßaugust Pepper. Sie bestehen im Wesentlichen aus elektrischen Armen und dem nötigen technischen Beiwerk wie Sensoren und Kameraaugen.

Katze

Der Einsatz von Cobots erfodert kaum noch großen Programmieraufwand

Seite an Seite, Hand in Hand mit solchen Kleinrobotern manuelle Tätigkeiten zu verrichten oder sie zu steuern, ist keine Science-Fiction mehr. Noch sind die ausgelieferten Stückzahlen überschaubar. Allerdings sind diese Maschinen teilweise schon so ausgereift, dass es nur noch eine Frage der Zeit ist, bis sie in der Arbeitswelt so alltäglich werden wie heute Saugroboter oder autonome Rasenmäher im Privathaushalt.

Alle namhaften Robotik-Hersteller und etliche Newcomer haben inzwischen Cobots im Programm, die mit einem oder zwei Armen Handgriffe ausführen können, die für Menschen schwierig oder strapaziös sind. Einsteigermodelle sind bereits für Handwerksbetriebe erschwinglich, und ihr Einsatz erfordert auch keinen großen Programmieraufwand mehr – ein guter Zeitpunkt, sich anzuschauen, wie sich die Arbeit in den Betrieben verändert, wenn der Roboter buchstäblich mit anpackt.

Das grundlegende Missverständnis könnte von der Bezeichnung herrühren, die sich für die neue Generation von Robotern eingebürgert hat. „Collaborative Robot“ klingt, als sei so ein Handhabungsroboter als Teammitglied konstruiert, das ständig mit Menschen interagiert. Gemeint ist aber nur die technische Eignung für die „Mensch-Roboter-Kollaboration“ (kurz: MRK).

Diese ist erfüllt, wenn die Maschine einen unachtsamen Menschen nicht verletzt, indem sie etwa dessen Finger für das Werkstück hält. Registrieren die Sensoren, dass jemand in den Aktionsradius eindringt, drosseln sie das Tempo. Kommt jemand den Aktoren eines Cobots gefährlich nahe, stellt dieser die Arbeit sofort komplett ein. Er lässt sich auch jederzeit mit bloßen Händen stoppen, sei es durch Anfassen des Arms oder berührungslos durch Annäherung an seine kunstlederne „Sensorhaut“.

Als Assistenten von Menschen werkeln Leichtbauroboter eher gemächlich

Dieser technische Fortschritt macht den Einsatz von Robotern in Umgebungen möglich, in denen die Berufsgenossenschaft dies früher nicht hätte durchgehen lassen – im Prinzip überall, wo Menschen leben und arbeiten: in der Werkstatt, im Lager, im Einzelhandel, an der heißen Herdplatte. Die neuen Leichtbauroboter (LBR) sind klein und flexibel genug, um sie je nach Bedarf an wechselnden Arbeitsplätzen einzusetzen. Wann Mensch und Maschine wie bei ABB in Gablonz arbeitsteilig zusammenarbeiten und wann eher nebeneinander her, hängt allein von der aktuellen Aufgabe ab. Als Assistenten von Menschen werkeln sie eher gemächlich, um notfalls schnell stoppen zu können. Lässt man sie in Ruhe, arbeiten sie schneller und damit effizienter.

Die Leichtbauroboter des dänischen Cobot-Pioniers Universal Robots werden noch zu rund 80 Prozent konventionell eingesetzt. So hat die Heilbronner Audiotechnik-Manufaktur Beyerdynamic damit einen Arbeitsschritt in der Kopfhörerproduktion automatisiert, um die Fertigungstoleranz zu minimieren und den Output zu steigern. Die Cobots haben einen Lernmodus, in dem sich ihre robusten Arme so leicht in Position bringen lassen wie eine Zahnarztleuchte. Im Arbeitsmodus brauchen sie den Menschen nicht.

Kellner

Die kompakten und transportablen (im Fachjargon: „ortsflexiblen“) LBR seien ideal für Arbeiten unter beengten Platzverhältnissen, erklärt Bosch-Produktmanager Wolfgang Pomrehn. Der Stuttgarter Konzern nennt seinen Cobot „Automatischer Produktionsassistent“ (APAS). Soll heißen: Der Mensch kann tun, was gerade ansteht, weil APAS auf ihn reagiert und sich anpasst – nicht umgekehrt. „Wenn ich an die Maschine ranmuss, etwa für einen Werkzeugwechsel, kann ich einfach in den Prozess hineingehen“, sagt Robotik-Experte Pomrehn. „Der Roboter hält an, und wenn ich den Bereich verlasse, arbeitet er weiter.“

APAS wurde ursprünglich für den Eigenbedarf konstruiert. Im Werk Bamberg hantiert der Assistenzroboter an einem Umschlagplatz mit Piezo-Elementen für Einspritzpumpen. Diese hochempfindlichen Kristallstäbchen dürfen nicht verkratzt werden; der Bot fasst sie feinfühliger an als ein Mensch. Triebfeder für die Automatisierung war auch hier nicht die Personaleinsparung, sondern die Sicherung der Qualität.

Bosch hat die Akzeptanz der Coboter bei den Mitarbeitern erforscht

Nun wäre Bosch nicht Bosch, wenn das Unternehmen nicht die Akzeptanz der Technik bei den Mitarbeitern erforscht hätte. „Das Bild war durchaus gemischt“, gibt Pomrehn zu, „die Sorge, ‚die Roboter nehmen mir meinen Arbeitsplatz weg‘, gibt es.“ Aber die Verantwortung für ein Hightechgerät übernehmen zu dürfen, an das der Chef früher nur Experten herangelassen hätte, werte den Arbeitsplatz sogar auf. Hinzu kommt, dass der Robokollege eher lästige Tätigkeiten übernimmt. Je zuverlässiger er dies dank eingebauter Intelligenz tue, desto weniger Stress habe der Arbeitnehmer, so Pomrehn.

Albrecht Hoene, Direktor „Human Robot Collaboration“ in der F&E der deutsch-chinesischen Roboterschmiede Kuka in Augsburg, rät Anwendern, ihren Mitarbeitern die Bots nicht einfach vorzusetzen, sondern im Vorfeld zu erklären, wie der Arbeitsplatz optimiert werden soll: „Der Roboter macht deine Arbeit ergonomischer. Er kann dir beim Tragen helfen.“ Oder Lauferei abnehmen: Wenn etwa vom Robotereinsatz in der Pflege die Rede ist, sind autonome Cobots gemeint, die Botengänge übernehmen, also Medizin oder Utensilien holen.

Die Eignung aktueller Leichtbauroboter für den Einsatz in der Fahrzeugendmontage sei allerdings begrenzt, erklärt Uwe Neugebauer, der bei Magna Steyr in Graz die Technologieentwicklung für die Endmontage leitet. Er hat die Technik jahrelang auf praktischen Nutzen untersucht. „Wenn wir an Cobots ähnliche Anforderungen stellen wie wir es auch an Menschen tun, stoßen wir sehr rasch an die Grenzen des heute technisch Machbaren“, erklärt der Diplom-Ingenieur.

„Der Roboter macht deine Arbeit ergonomischer. Er kann dir beim Tragen helfen.“

Albrecht Hoene, Direktor „Human Robot Collaboration“ in der F&E Kuka

Dies schränke das Einsatzszenario der Systeme drastisch ein. An der Hauptlinie einer Autofabrik verhindere oftmals allein die stark eingeschränkte Reichweite der Systeme wirtschaftliche Anwendungen. Dort kombiniere ein Mitarbeiter innerhalb eines vorgegebenen Taktes mehrere Tätigkeiten, die nahtlos ineinander übergehen. Er gehe zu einem Bauteil, greife es, werfe einen prüfenden Blick darauf, trage es zum Fahrzeug und montiere es. „Teile dieser Arbeitsfolge könnte ein Roboter ganz gut übernehmen“, so Neugebauer, „aber das wären oftmals nur wenige Sekunden in der Gesamtbetrachtung.“

Wirtschaftliche Serienanwendungen auf Basis aktuell verfügbarer Systeme ließen sich eher im Zusammenbau kleinerer Module realisieren, wo der Leichtroboter repetitive Tätigkeiten erledigt. Man sehe also, so Neugebauer, dass es noch ein langer Weg sei, bis kollaborierende Robotik wirtschaftlich und verlässlich im Serienbetrieb einsetzbar ist.

In der Region Eisenstraße können Unternehmer die Technologie ausprobieren

Dass man Roboterforschern keineswegs die Absicht unterstellen kann, Menschen arbeitslos zu machen, beweist auch das Projekt AQUIAS, an dem Bosch gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) arbeitet. Dabei helfen APAS-Roboter den Beschäftigten einer Behindertenwerkstatt, zwei Elemente einer Düse zusammenzufügen – eine ergonomisch fordernde Tätigkeit. „Die Mitarbeiter haben bisher täglich 3000- bis 10000-mal die gleiche Handbewegung an der Einhebelpresse gemacht“, sagt IAO-Projektleiter David Kremer, „das geht auf Dauer auf die Ellenbogen und die Schultergelenke.“ Den Kraftaufwand leistet jetzt der Cobot.

Außer Vorteilen, wie der physischen Entlastung, kann sich Kremer vorstellen, dass flexible Leichtbauroboter die Fabrikarbeit abwechslungsreicher machen: „Mitarbeiter könnten zusammen mit dem Roboter eine Art Job Rotation durch verschiedene Abteilungen machen.“ Etwas Derartiges erprobt Bosch derzeit mit dem Automatisierungsspezialisten Festo unter dem Projektnamen „Wanderarbeiter“.

In der Region Eisenstraße, einem traditionsreichen Standort der österreichischen Metallindustrie, können Unternehmer die Technik jetzt erst einmal unverbindlich ausprobieren. Hierzu hat das Land Niederösterreich der Höheren Technischen Lehranstalt (HTL) in Waidhofen an der Ybbs einen Cobot vom Typ UR-10 spendiert, der nicht nur in der Ausbildung eingesetzt, sondern auch an Firmen verliehen wird. Laut HTL-Direktor Harald Rebhandl hält sich die Nachfrage bisher allerdings in Grenzen.

Polizist

Was mit dem gleichen Modell heute schon möglich ist, zeigt ein Projekt im Hause Henkel. In der Osteuropa-Zentrale des Konsumgüterkonzerns in Wien legt ein UR-10 mit maßgefertigtem Sauggreifer ziemlich flott vorsortierte Einlegeblätter in Kartons ein – eine Tätigkeit, für die normales Cobot-Tempo zu langsam wäre.

Damit er schneller arbeiten kann, ohne dass ein ungeschickter menschlicher Mitarbeiter Gefahr läuft, sich die Finger einzuquetschen, ist er mit einer zusätzlichen Sicherheitsvorrichtung des Wiener Start-ups Blue Danube Robotics ausgestattet. Sie heißt Airskin und umgibt den Cobot mit einer Knautschzone aus Schaumstoff mit berührungsempfindlicher Oberfläche; hinzu kommt ein Sicherheitsflansch, der zwischen Arm und Greifer montiert ist und auf Widerstand bei vertikalen Armbewegungen reagiert. Blue Danube will mit dieser Technik künftig auch größere Industrieroboter kollaborationssicher machen.

*Gablonz an der Neiße, Tschechische Republik

Bildnachweis: © Shutterstock

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