Forschungsprojekt Robonet 4.0

Kollege Roboter wird Handwerker

Forschungsprojekt Robonet 4.0. Wie lassen sich die Potenziale von Industrierobotern auch im Handwerk nutzen? Antworten bietet „Robonet 4.0“. Die handwerkstaugliche, intuitiv steuerbare Robotereinheit wurde von der Handwerkskammer für Unterfranken und dem Fraunhofer IGCV entwickelt. Im Mittelpunkt der Lösung steht ein flexibel einsetzbarer Motoman GP50 von Yaskawa.

Für die Programmierung des Bohrroboters wird ein BIM-Modell des Raums, in dem der Bohrvorgang stattfinden soll, im System eingelesen. © Goran Gajanin/Das Kraftbild

„Der Grundgedanke war herauszufinden, ob es möglich ist, einen Roboter ohne fundierte Programmierkenntnisse im Handwerk zu implementieren“, so beschreibt Projektleiter Thomas Planer das Ziel bei der Entwicklung von „Robonet 4.0“. Im Rahmen des Forschungsprojekts „Handwerk digital“ untersuchten die Handwerkskammer für Unterfranken und das Augsburger Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik (Fraunhofer IGCV) die Nutzung zukunftsfähiger Robotertechnologien im Montage- und Fertigungsbereich von kleinen und mittleren Handwerksbetrieben. Im Zentrum der Forschung stand die Möglichkeit zur intuitiven Programmierung von Robotern ohne aufwändigen Programmiercode. Vielmehr sollte der Roboter mit einer AR-Brille (Augmented Reality) über menschliche Gesten bedient und gesteuert werden. 

Autonomes Bohren mit einer mobilen Robotereinheit
Konkret wurde eine Lösung zum autonomen, roboterbasierten Bohren realisiert. „Diesen Anwendungsfall haben wir zum einen gewählt, weil sich unsere Handwerksbetriebe gerade bei körperlich schweren Arbeiten wie dem Überkopfbohren in Betondecken maschinelle Entlastung wünschen“, erklärt Projektleiter Planer. „Zum anderen ist die Anwendung Bohren für viele Berufsbilder relevant und auch auf andere Arbeiten übertragbar.“

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Das Ergebnis der rund zweijährigen Entwicklungsarbeit ist eine mobile Robotereinheit. Ein auf einer fahrbaren Plattform montierter Industrieroboter ermöglicht dabei das millimetergenaue Bohren in bis zu dreieinhalb Metern Höhe, auch über Kopf. Die Programmierung erfolgt intuitiv gesteuert über menschliche Gesten. Außerdem können Daten aus CAD-Programmen direkt übernommen werden.

Als Roboter kommt ein Motoman GP50 von Yaskawa mit 50 Kilogramm Traglast zum Einsatz. Die Entscheidung fiel nach öffentlicher Ausschreibung. Besonders sprach für dieses Modell, dass es die geforderte Präzision durch seine Tragkraft und mechanische Steifigkeit gewährleistet, dabei aber nicht zu schwer für den mobilen Unterbau ist. Die GP-Reihe aus dem Motoman-Portfolio von Yaskawa ist konzipiert für schnelle Füge-, Verpackungs- und allgemeine Handhabungsapplikationen. „GP“ steht für „General Purpose“, also für vielfältige Einsatzmöglichkeiten.

Sicherheit und Konnektivität
Ein weiteres Argument für den Sechs-Achser war seine Hochleistungssteuerung Motoman YRC1000. Die kompakte Steuerung mit einem Schrankvolumen von nur 125 Litern ermöglicht eine optimale Raumausnutzung – und passt damit auch in den mobilen Unterbau der Robonet-4.0-Einheit.

Ein integrierter Safety Controller macht die Steuerung zudem zu einer kompletten Funktionalen Sicherheitssteuerung (FSU) der Kategorie 3 mit bis zu 32 festlegbaren Sicherheitszonen. Dadurch ist ein Betrieb im abgesicherten Modus möglich und der Roboter kann in der konkreten Anwendung auch ohne Schutzzaun sicher betrieben werden.

Ergonomisch und übersichtlich präsentiert sich das Programmierhandgerät der YRC1000-Steuerung, das nur 730 Gramm wiegt. Der Touchscreen ermöglicht eine intuitive Bedienung und damit einfaches Bewegen und Scrollen mit dem Cursor. Auf dem Bildschirm des Programmierhandgeräts kann eine 3D-Simulation die Bewegung des echten Roboterarms und die Grenzen (Limits) des sicheren Arbeitsbereichs darstellen.

Außerdem prädestinieren offene Schnittstellen, etwa zu Ethernet und ROS (Robot Operating System), die aktuelle Steuerungsgeneration für den Einsatz in Industrie 4.0-Umgebungen und für die Verknüpfung mit anderen Programmen. as

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