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Synapticon liefert ein Modulsystem für die kollaborative Robotik,  bestehend aus dezentraler Servotechnik und einer Robotersteuerung, die sich direkt in die Roboterarme integrieren lässt. Somanet, der Name der Lösung, ist angelehnt an das somatosensorische Nervensystem des Menschen.

Ausgeklügelte Sensorik und moderne Steuerungstechnik machen echte Teamarbeit von Mensch und Roboter heute bereits möglich. Man spricht hier von kollaborativer Robotik – und entsprechende Roboter werden als Cobots bezeichnet. Neben dem Einsatz von Cobots am Fließband und an der Werkbank sind mobile Roboter mit autonomer Navigation, sogenannte fahrerlose Transportsysteme, eine weitere vielversprechende Einsatzmöglichkeit der kollaborativen Robotik. Diese dürfen nicht mit Hindernissen zusammenstoßen, insbesondere mit Menschen, die eine Fahrstraße in der Werkshalle kreuzen, oder mit anderen Fahrzeugen.

Kollisionen zu vermeiden – in diesem Fall mit den Menschen – gilt es auch beim stationären Einsatz an der Werkbank. Cobots müssen daher anderen Anforderungen gerecht werden im Vergleich zu herkömmlichen Industrierobotern, die auf Wiederholgenauigkeit, Schnelligkeit und auf das Bewegen großer Lasten ausgelegt sind. Bei ihren kollaborativen Artgenossen stehen demgegenüber geringere Kräfte, mehr Nachgiebigkeit und die Anpassung an menschliche Arbeitsgeschwindigkeiten im Vordergrund. Hinzu kommt die höhere Beweglichkeit. Während die Roboterarme herkömmlicher Industrieroboter mit sechs oder auch weniger Achsen auskommen, sind es bei Cobots oft sieben Achsen, orientiert am menschlichen Bewegungsapparat.

Sensiblere Sicherheitstechnik bei Cobots

Beispielbild für eine intelligente Achse, bei der die Antriebssteuerung (Motion Control) direkt an der Achse erfolgt.

Beispielbild für eine intelligente Achse, bei der die Antriebssteuerung (Motion Control) direkt an der Achse erfolgt. Synapticon

Symbolbild eines Cobots.

Symbolbild eines Cobots. Synapticon

Eine weitere Konstruktionsanforderung ist die sensiblere Sicherheitstechnik. Herkömmliche Industrieroboter müssen durch Zäune oder Lichtvorhänge von den Arbeitern getrennt werden. Werden diese Barrieren überschritten, muss der Roboter sicher drehmomentfrei geschalten werden (Safe Torque Off, STO). Der Cobot ist aber für die unmittelbare Zusammenarbeit mit dem Menschen ausgelegt, sodass kein Sicherheitsabstand möglich ist. Die Bewegung erfolgt daher in einem langsamen Betriebsmodus (Safe Low Speed, SLS) und muss bei einer ungewollten Interaktion oder gar Kollision sehr viel schneller gestoppt werden (Safe Stop, SS1/SS2).

Der kollaborative Roboter muss zudem unterscheiden können, ob er gerade von einem Menschen eingelernt wird oder mit einem Hindernis kollidiert. Hierzu ist die Drehmomenterfassung an den Achsen erforderlich. Diese lässt sich indirekt berechnen anhand der Motorströme, was jedoch zu Ungenauigkeiten und Fehlern führen kann. Die aufwendigere, aber präzisere Lösung ist die Einbindung von Drehmomentsensoren. Diese müssen jedoch direkt in der Kraftübertragungskette positioniert werden, wo es auf Solidität ankommt, was in Kombination mit Feinfühligkeit eher gegensätzliche Ziele sind. Mittlerweile gibt es jedoch geeignete Technologien, um Sensordaten direkt an den Antrieben auszuwerten. Als Hersteller von Embedded-Lösungen für Robotersteuerungen hat Synapticon sich in dieser Sparte hervorgetan. Das Startup-Unternehmen aus dem Großraum Stuttgart bietet eine Technologie, um Sensordaten direkt an den Antrieben auszuwerten. Bei ungewollter Berührung durch den Menschen ist der Cobot dadurch in der Lage, schnell und exakt auf kritische Sensorsignale zu reagieren und im Bedarfsfall die Bewegung des Roboterarms zu stoppen. Hierzu sind Antriebseinheiten nötig, die alle Funktionalitäten für den Antrieb und die Regelung einer oder mehrerer Roboterachsen abdecken. Dies umfasst unter anderem die Leistungselektronik zur Ansteuerung verschiedener Motortypen, Recheneinheiten zur Bewegungssteuerung sowie Sensor- und Kommunikationsschnittstellen. Die entsprechenden Servoantriebe sind so klein, dass sie inklusive Sensoren direkt an den Antriebsachsen platziert werden können.

Auf der nächsten Seite werden die speziellen Anforderungen an die Steuerungstechnik behandelt.

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