„Die Roboterprogrammierung, die wir aus den letzten Jahrzehnten kennen, ist nicht für eine flexible Produktion gedacht“, erklärt Martin Feustel. „Sie funktioniert zwar für tausende identische Teile, bei kleinen Losgrößen braucht man jedoch flexiblere und an die Umgebung und den Prozess anpassende Lösungen.“ Um das zu erreichen, arbeitet er im Technology und Innovation Center von KUKA als technischer Projektleiter im EU-Forschungsprojekt SMARTHANDLE.
Ziel des Projekts ist es, Technologien mit KI-basierten Komponenten zu entwickeln, um die Industrieproduktion anpassungsfähiger und effizienter zu automatisieren. Ein elementarer Aspekt dabei: Wie können Roboter sperrige Teile oder unbekannte Werkstücke intelligent und zuverlässig greifen? Wie können mehrarmige Robotersysteme ohne zu großen Programmieraufwand eingesetzt werden? Dabei geht es nicht um trockene Forschungstheorie. Industrieunternehmen aus Griechenland und Belgien bringen praktische Anwendungsfälle in das Projekt ein. Für diese realen Anwendungsfälle entwickelt das Team, bestehend aus Sebastian Geier, Sebastian Jablonski, Dr. Dominik Joho, Dr. Neil May, Giuseppe Monetti, Martin Feustel und Projektleiter Dr. Kirill Safronov technologische Lösungen.
Szenario 1: Sperrige Aluminiumstangen sicher greifen
Perfekt synchronisiert greifen die beiden Cobots die lange Aluminiumstange und heben sie langsam in die Höhe. Normalerweise ist die Steuerung eines mehrarmigen Robotersystems eine komplexe Programmier-Herausforderung und birgt Risiken. Das empfindliche Bauteil könnte zum Beispiel durch nicht-synchrone Bewegungen Risse bekommen. „Man braucht nachgiebige Roboter für simultane Bewegungen“, erklärt Dr. Kirill Safronov und beobachtet die beiden Roboterarme dabei, wie sie das Werkstück perfekt greifen, egal wo es liegt – solange es in Reichweite der Roboterarme ist.
Das ermöglichen neuartige Bewegungsalgorithmen und Greifplanung mittels Machine Learning. So ist es nicht mehr nötig, Roboter erst zu programmieren und danach das Werkstück anzupassen. Stattdessen richtet sich das Zweiarm-Robotersystem auf das Werkstück aus und kann einfach und flexibel industrielle Aufgaben übernehmen, vom Handling von sperrigen Aluminiumteilen, für das man ansonsten einen großen Roboter und mehrere Greifer benötigen würden, bis zum Umgang mit schlaffen Teilen wie Kabeln oder Folien.
Szenario 2: Autobatterien demontieren
Direkt nebenan arbeiten zwei Cobots gemeinsam daran, verschiedene Schrauben aus einem Metallblock herauszudrehen. Das Ziel: ein komplexes Produkt wie eine alte Autobatterie zu demontieren. Die Herausforderung: die Roboter müssen unterschiedlichste Schrauben handhaben, die zum Teil verschmutzt oder rostig sind. Mit bestehenden Technologien ist so etwas bislang nicht möglich. Doch ein Vision-System und KI-Technologien verleihen den beiden Roboterarmen mehr Geschicklichkeit und Flexibilität und lassen eine solche komplexe Aufgabe automatisiert lösbar werden.
Was derzeit in Simulation und Forschungsumfeld gelingt, könnte in einigen Jahren Einzug in die Fabrikhallen halten – und dafür sorgen, dass sich die Automatisierung auch bei kleineren Stückzahlen, wechselnden Werkstücken oder Recyclingaufgaben lohnt. „Wir gehen hier in Bereiche, in denen man technologisch noch am Anfang ist“, sagt Dr. Kirill Safronov. „Unser Ziel ist es, Automatisierung voranzubringen und mit Robotern mehr zu ermöglichen.“ Und am Ende entlasten geschicktere und flexiblere Roboter auch uns menschliche Mitarbeitende, gerade bei eintönigen oder gefährlichen Aufgaben.
