Wir wollen möglichst viel Intelligenz unmittelbar im Greifer unterbringen.

Wir wollen möglichst viel Intelligenz unmittelbar im Greifer unterbringen. Redaktion IEE

Herr Dr. Klaiber auf welcher Evolutionsstufe sehen Sie heute das Greifen?

Dr. Markus Klaiber: Das industrielle Greifen, so wie wir es heute kennen, ist eine vergleichsweise junge Disziplin. Anfangs der 80er Jahre im Umfeld der Robotik entstanden, ging es zunächst darum, grundlegende Greifstrategien für unterschiedliche Objekte zu entwickeln. In der Folge standen vor allem Prozesssicherheit, Produktivität und Effizienz beim Greifen im Fokus. Heute geht es um Flexibilität, Wirtschaftlichkeit und darum, möglichst viele Daten aus dem Prozess zu generieren.

Wohin geht die Reise?

Dr. Markus Klaiber: Auf dem Weg zur Industrie 4.0 stehen drei Aspekte im Fokus. Erstens: Die Kommunikation sämtlicher Komponenten sowohl untereinander als auch zur übergeordneten Hierarchie. Zweitens: Transparenz auf Anlagenebene wie auch auf Unternehmensebene. Und drittens: Die Möglichkeit, flexibel auf externe und interne Ereignisse zu reagieren. Alle drei Aspekte betreffen das Greifen unmittelbar. Mir ist wichtig, dass das Greifen nicht mehr isoliert betrachtet wird, sondern mit dem Greifen immer auch Mehrwerte für den Prozess zu liefern. Unser Ziel ist, künftig das ERP-System, aber auch Cloud-Lösungen mit unseren Greifern kontinuierlich mit Prozessdaten zu versorgen und eine flexible Reaktion auf die jeweiligen Ereignisse zu ermöglich. Dazu unabdingbar ist eine Kommunikation zwischen Greifer, Roboter und Anlagensteuerung.

Was gehört für Sie zu so einem intelligenten Greifen?

Dr. Markus Klaiber: Intelligentes Greifen umfasst zusätzlich zum eigentlichen Greifprozess das sensorgestützte Detektieren unterschiedlicher Prozessparameter, deren Verarbeitung sowie die Möglichkeit der Situation entsprechend zu reagieren. Dazu zählt im Anschluss auch die Kommunikation zwischen Greifer und Anlagensteuerung beziehungsweise übergeordneten Ebenen bis hin zur Webfähigkeit unserer Greifer.

Intelligentes Greifen bedeutet aber nicht zwingend, dass mechatronische Greifer eingesetzt werden. Auch pneumatische Greifer können mit geeigneter Sensorik und Ventiltechnik mit einem gewissen Maß an Intelligenz ausgestattet werden. Allerdinges bieten elektrisch gesteuerte Greifer aufgrund ihrer Regelbarkeit deutlich mehr Möglichkeiten bei der Prozessgestaltung.

In der höchsten Ausbaustufe sprechen wir von smarten Greifern, sprich cyber-physikalischen Systemen. Sie sind in der Lage auf Basis der gewonnenen Daten eigenständig zu reagieren, über das Internet zu kommunizieren und sogar die eigene Funktionsfähigkeit zu prognostizieren. Beim Konzept des ‚Smart Grippings‘ nutzen wir die exponierte Position unserer Greifer, um systematisch Informationen über das gegriffene Bauteil, den Prozess und die Komponenten selbst zu erfassen, zu verarbeiten und entsprechende Reaktionen ausführen.

Eine Messstation in den Greifer integrieren. Bis zu welchem Grad an Qualitätskontrolle funktioniert das?

Dr. Markus Klaiber: Das hängt ganz von der jeweiligen Anwendung ab. Wir haben gezeigt, dass bei Nutzentrennern für die Leiterplattenproduktion allein mithilfe des intelligenten EGL-Greifers, Bauteile vermessen, identifiziert und anhand einer Elastizitätsmessung auf Qualität geprüft werden können. Dies alles voll integriert in den eigentlichen Handhabungsprozess und ohne externe Sensorik. Sämtliche Daten werden noch auf Ebene des Greifers zu nutzbaren Informationen verarbeitet und stehen über eine einzige Schnittstelle sowohl innerhalb der Anlage zur Inline-Prozessregelung sowie auf Cloudlösungen als Grundlage für die Prozessoptimierung zur Verfügung. In der Batterieproduktion wiederum können unsere Greifer über integrierte Sensoren Merkmale wie Gewicht, Temperatur, Dimension, Impedanz und Strom erfassen. Zugegeben, es gibt auch Grenzen: Im Mikrometer-Bereich kommen manche Greifer sicher an ihre Grenze.

Der Benchmark für intelligentes Greifen ist und bleibt der Mensch.

Der Benchmark für intelligentes Greifen ist und bleibt der Mensch. Redaktion IEE

Drückt die integrierte Qualitätssicherung nicht zu sehr auf den Maschinentakt?

Dr. Markus Klaiber: Das Messen erfolgt während des Handhabungsvorgangs. Der Messvorgang geschieht meist in Sekundenbruchteilen und wirkt sich daher in der Regel nicht auf die Taktzeit aus. Die Herausforderung liegt eher in der Datenübertragung, Auswertung und Regelung.

Hat die notwendige Messtechnik für die Erfassung, Auswertung und Datenspeicherung überhaupt Platz oder wandert das in die Steuerung oder gar Cloud?

Dr. Markus Klaiber: Wenn die Verarbeitung der Daten unmittelbar im Greifer stattfinden soll, ist der Bauraum ein entscheidendes Thema. Schließlich muss jede Menge Sensorik und Elektronik in den Greifer integriert werden. Hier gibt es selbstverständlich physikalische Grenzen. Aber, uns kommt die rasante Entwicklung beispielsweise bei den embedded Computern und Kamerasystemen entgegen. Innerhalb weniger Jahre hat sich hier extrem viel getan. Unser klares Ziel ist es, möglichst viel Intelligenz unmittelbar im Greifer unterzubringen.

Wieso unterscheiden Sie zwischen intelligentem Greifen und der Mensch-Roboter-Kollaboration?

Dr. Markus Klaiber: Technisch gibt es zwar einige Parallelen, jedoch unterscheiden sich die Anforderungen deutlich. Intelligente Greifer sind in der Lage, Bauteile zu vermessen oder optische Merkmale zu überwachen. Die Greifgeschwindigkeit, -kraft und -position lassen sich individuell regeln. Zudem ist es im Zusammenspiel mit vor- und nachgelagerten Stationen möglich, Aussagen über den Prozess zu treffen. Es geht also primär um eine Optimierung und Flexibilisierung von Handhabungsprozessen. MRK-Greifer hingegen haben vor allem ein Ziel: Sie sollen den Menschen unmittelbar unterstützen. Hierfür muss konstruktiv sichergestellt sein, dass es auch bei einem Fehlverhalten des Menschen nicht zu Verletzungen kommt. Sobald sich eine Hand oder auch der kleine Finger zwischen den Fingern des Greifers befindet, muss die Greifkraft auf ein unschädliches Maß reduziert sein. Das gelingt zunächst auch ohne Intelligenz. Jedoch gehen wir davon aus, dass MRK-Greifer künftig ähnlich wie die Fahrdynamikregelung oder das ABS im PKW Extremsituationen vorwegnehmen und schneller reagieren muss als es der Mensch je könnte. Je mehr Sensorik und Auswertemöglichkeiten der Greifer dazu an Bord hat, sprich je intelligenter er ist, desto mehr Möglichkeiten hat er.

Einschätzungen zur Marktentwicklung finden Sie auf Seite 2

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