c't 12/09
Hans-Arthur Marsiske
Roboter helfen im Handwerk
„SMErobot“ präsentierte seine Ergebnisse
Die Herstellung einer gewöhnlichen, rechteckigen Tischplatte gehe von Hand immer noch schneller, sagt Schreinermeister Owe Schulte-Hubbert. Aber sobald kompliziertere Formen gefragt seien, zahle sich der Einsatz eines Roboters aus. „Eine geschwungene oder unregelmäßig geformte Platte kann der einfach schneller und präziser fräsen“, sagt Schulte-Hubbert. Und nicht nur das: Der mechanische Helfer bohrt auch die Löcher für die Tischbeine und lackiert das Möbelstück.
Der Schreinerei-Assistent von Reis Robotics arbeitet mit den vorhandenen Werkzeugen.
Beim Abschlussworkshop des EU-Projekts SMErobot, das mit Hilfe von Robotertechnologie die Konkurrenzfähigkeit kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU) in Europa stärken will, war der vielseitige Schreinereiassistent unter den insgesamt vier Technologiedemonstratoren vielleicht der ungewöhnlichste. Denn das von der Firma Reis Robotics in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelte System bewährte sich in einem Betrieb, in dem man üblicherweise keine Roboter erwartet: Die Schreinerei Som in Michelstadt im Odenwald beschäftigt lediglich fünf Mitarbeiter und stellt überwiegend Möbel nach Kundenwunsch in Einzelfertigung her.
Industrieroboter dagegen arbeiten bislang vor allem in Großbetrieben wie Automobilfabriken, wo sie bei der Produktion von Großserien unermüdlich und mit großer Wiederholgenauigkeit ihre immergleichen Bewegungen ausführen. Doch diese Situation ändert sich gerade. „Der Bereich Automotive ist als Absatzmarkt für Roboter inzwischen von anderen Industriezweigen überholt worden“, sagt IPA-Abteilungsleiter Martin Hägele, der die Zusammenarbeit von Roboterherstellern, Forschungsinstituten und Anwendern bei SMErobot koordiniert hat. Roboter würden kleiner, modularer – und billiger. „Nie war Automatisierung so preiswert wie heute“, betont Hägele und beziffert den Rückgang der Preise seit 1990 mit 40 Prozent.
Einfach und sicher
Das allein reicht indessen noch nicht aus, um KMU für Roboter zu interessieren. Damit sich deren Einsatz auch bei Kleinserien mit wechselnden Anforderungen oder sogar Einzelfertigung lohnt, müssen sie sich rasch und einfach programmieren lassen: Idealerweise sollen sie wie Menschen durch Vormachen und sprachliche Erläuterungen in ihre Aufgaben eingewiesen werden können. So lautete das erste von drei Zielen des SMErobot-Projekts. Außerdem sollen die Roboter sicher mit Menschen kooperieren können, also nicht mit Drahtzäunen oder Käfigen gesichert werden müssen. Und sie sollen innerhalb von drei Tagen erstmals in Betrieb genommen werden können.
Die drei Tage wollte Hägele nicht allzu wörtlich verstanden wissen. Wichtiger waren ihm die drei Schritte Implementierung, Konfiguration und Programmierung, die rasch und ohne großen Aufwand durchführbar sein müssten. So besitzt der Schreinereiassistent einen Adapter am Roboterarm, der einen raschen Wechsel des Werkzeugs ermöglicht. Dabei werden nur Werkzeuge verwendet, die ohnehin schon vorhanden sind, etwa eine Bohrmaschine. Gegenüber CNC-Maschinen, die speziell angepasste Werkzeuge erfordern, ist das ein großer Vorteil.
Programmiert wird der Roboter über einen Touchscreen mit verschiedenen Bedienschnittstellen für das Fräsen, Bohren und Lackieren. Ein Skizzeneditor hilft, Papierzeichnungen des zu fertigenden Teils in vom Computer lesbare Daten umzuwandeln. Es gibt noch Kinderkrankheiten: Beim Testbetrieb in der Werkstatt hätten die Anwender die Korrektur falscher Eingaben als sehr mühevoll empfunden, sagt Manfred Dresselhaus von Reis Robotics. Das dürfte sich indessen relativ leicht beheben lassen.
Nicht alle Demonstrationen beim Stuttgarter Workshop fielen so überzeugend aus. So soll „Des Werkers dritte Hand“, ein Leichtbauroboterarm von Kuka, Arbeiter unterstützen, indem er etwa bei Montagearbeiten Bauteile in Position bringt und festhält. Doch das System wirkt unausgereift. Die zu greifenden Teile müssen in vorgegebener Ausrichtung bereitliegen und können nur in wenigen vorab definierten Winkeln gehalten werden. Zudem bewegte sich der Arm so langsam, dass ein Einspannen der Teile von Hand wahrscheinlich effizienter wäre. Der Grundgedanke ist gut, doch die Ausführung scheint weit von der Anwendungsreife entfernt.
Jens Hofschulte programmiert einen Roboter durch Vormachen der Bewegungen und Spracheingaben.
Hinsichtlich der Programmierung eines Roboters war die Vorführung von Jens Hofschulte vom ABB-Forschungszentrum in Ladenburg am beeindruckendsten. Während er den Roboterarm den gewünschten Pfad entlang führte, gab er über ein Headset einfache Sprachbefehle. Die signalisieren dem Roboter, wann die Aufzeichnung der Bewegungen beginnt, wann sie endet oder wann er das Programm sichern soll. Von allen Systemen, die beim SMErobot-Workshop zu sehen waren, war dieses am dichtesten dran an der Art der Unterweisung, die auch ein menschlicher Mitarbeiter bekommt: vormachen und erklären.
14,5 Millionen Euro staatliche Gelder sind in das Forschungsprojekt geflossen. Zusammen mit den Investitionen der Industriepartner dürfte sich das Gesamtbudget auf mehr als 20 Millionen Euro belaufen, sagt Martin Hägele. Es wird aber noch etwas dauern, bis sich diese Forschungs- und Entwicklungsbemühungen in einer verstärkten Präsenz von Robotern in den Werkstätten von KMU niederschlagen. Manfred Dresselhaus rechnet mit den ersten Pilotanlagen in etwa fünf Jahren. Einzelne Ergebnisse würden aber sicherlich schon deutlich eher in die Steuerung von Reis-Robotern einfließen.