Laut einer aktuellen Umfrage von reichelt elektronik arbeitet bereits die Hälfte der befragten Industrieunternehmen in Deutschland mit kollaborativen Robotern (Cobots), und ein Viertel plant sogar die Anschaffung im Jahr 2023. Diese innovativen Robotersysteme revolutionieren die Industrieautomatisierung, indem sie eine sichere und interaktive Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine ermöglichen.
Cobots übernehmen in der Produktion und Fertigung repetitive, zeitaufwändige und monotone Aufgaben, während die menschlichen Mitarbeiter sich auf kreativere und anspruchsvollere Tätigkeiten konzentrieren können. Durch diese Mensch-Roboter-Kollaboration profitieren Unternehmen von gesteigerter Effizienz, Produktivität und Flexibilität in ihren Fertigungsprozessen.
Wichtigste Erkenntnisse
- Kollaborative Roboter ermöglichen eine sichere Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine
- Cobots übernehmen repetitive Aufgaben und erhöhen die Produktivität
- Flexibilität und Effizienz in der Fertigung werden durch Cobots gesteigert
- Kollaborative Roboter erleichtern den Einstieg in die Industrieautomatisierung
- Cobots sind eine zukunftsweisende Lösung für die Herausforderungen in der Produktion
Einführung in die Welt der kollaborativen Roboter
Die Robotik-Technologie entwickelt sich rasant weiter und eröffnet neue Möglichkeiten für die industrielle Fertigung. Eine besonders interessante Entwicklung sind sogenannte Cobot-Technologie, auch bekannt als kollaborative Roboter. Diese unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht von traditionellen Industrierobotern und bieten neue Perspektiven für die Roboterintegration in Produktionsabläufe. 
Definition und Grundprinzipien der Cobot-Technologie
Kollaborative Roboter, oder Cobots, sind flexible Automatisierungswerkzeuge, die für eine direkte Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine konzipiert sind. Im Gegensatz zu herkömmlichen Industrierobotern, die durch hohe Leistung und Geschwindigkeit gekennzeichnet sind, sind Cobots kleiner, leichter und bewegen sich mit geringerer Kraft. Dadurch können sie sicher in unmittelbarer Nähe zu Mitarbeitern eingesetzt werden, ohne aufwendige Schutzvorkehrungen zu benötigen.
Unterschiede zu traditionellen Industrierobotern
Der wesentliche Unterschied zu klassischen Industrierobotern ist die intuitive Bedienbarkeit und Programmierung der Cobots. Anstelle komplexer Steuerungssysteme verfügen sie über einfache Bedienschnittstellen, die sogar von ungeschultem Personal genutzt werden können. Darüber hinaus sind Cobots flexibel einsetzbar und können schnell an neue Aufgaben angepasst werden, was sie besonders für kleine und mittlere Unternehmen attraktiv macht.
„Die kollaborativen, sensitiven Leichtbau-Cobots können die Implementierung von Robotik erheblich vereinfachen und beschleunigen sowie die direkte Zusammenarbeit von Mensch und Roboter bei sensiblen Aufgaben ermöglichen.“
Der aktuelle Stand der Robotik-Automation in Deutschland
In Deutschland findet die Robotikautomation zunehmend Anwendung, insbesondere in der Produktion und Fertigung. Kollaborative Roboter, auch Cobots genannt, übernehmen hier Schwerstarbeit, Kleinstaufgaben und können sogar bei Nacht Arbeitsaufträge durchführen. Die Implementierung von Cobots nimmt zu, da sie eine Lösung für den Fachkräftemangel bieten und die Automatisierung der deutschen Industrie vorantreiben.
Branchen wie Medizin, Pharma, Chemie und Kunststoffindustrie entdecken ebenfalls die Vorteile der Robotikautomation und setzen verstärkt auf den Einsatz von Cobots in ihren Fertigungsprozessen. Dieser Trend zeigt, dass die Robotik-Automation in Deutschland auf einem guten Weg ist, sich weiter zu etablieren.
„Cobots ergänzen traditionelle Industrieroboter und tragen zur Lösung von Personalmangel bei.“
Allerdings gibt es auch Herausforderungen, die es zu meistern gilt. So besteht in Deutschland im Vergleich zu anderen Ländern eine gewisse Zurückhaltung gegenüber Risiken bei Herstellern und Anwendern von Robotiklösungen. Auch der Mangel an Basistechnologien und Grundmodellen im Bereich der Künstlichen Intelligenz in Deutschland im Vergleich zu Vorreitern wie den USA und China stellt eine Hürde dar.
Dennoch zeigen Initiativen wie das Robotics Institute Germany (RIG), dass das deutsche Know-how im Bereich der Robotik und KI gebündelt und praxisnah eingesetzt werden soll. Wenn es gelingt, die Ergebnisse der Spitzenforschung schnell von verschiedenen Akteuren aufzugreifen, könnte die Robotik-Automation in Deutschland weiter an Dynamik gewinnen.
Kollaborative Roboter in der industriellen Fertigung
Kollaborative Roboter, auch bekannt als Cobots, finden zunehmend Anwendung in der industriellen Fertigung. Diese innovativen Robotersysteme bieten vielfältige Einsatzmöglichkeiten – von Schweißprozessen bis hin zur Kleinteilmontage. Insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) stellen Cobots eine attraktive Automatisierungslösung dar, da sie eine hohe Flexibilität, Kosteneffizienz und einfache Integration in bestehende Fertigungsprozesse ermöglichen.
Einsatzbereiche in der Produktion
Cobots werden vermehrt für repetitive Aufgaben wie Pick-and-place-Vorgänge und die Maschinenbeschickung eingesetzt. Dadurch können Fachkräfte von Routinetätigkeiten entlastet und für anspruchsvollere Aufgaben freigesetzt werden. Darüber hinaus kommen Cobots auch in Bereichen wie der Sortierung sensibler Materialien zum Einsatz, wobei sie dank ihrer Sensorik kollaborativ mit Menschen zusammenarbeiten können.
Vorteile für kleine und mittlere Unternehmen
Für KMUs bieten Cobots entscheidende Vorteile gegenüber herkömmlichen Industrierobotern. Durch ihre Plug-and-Play-Eigenschaften und einfache Bedienbarkeit können sie unkompliziert in bestehende Fertigungsprozesse integriert werden. Hinzu kommen ihre Flexibilität und Agilität, die eine schnelle Umrüstung für wechselnde Produktionsaufgaben ermöglichen. Viele Hersteller bieten zudem Mietmodelle an, mit denen KMUs Cobots für kurzfristige Projekte testen können.
Integration in bestehende Fertigungsprozesse
Die Integration von Cobots in die industrielle Fertigung wird durch leichtere Software und grafische Benutzeroberflächen deutlich erleichtert. Hersteller bieten zunehmend Komplettlösungen an, die Hardware und Software umfassen. Darüber hinaus können KI-basierte Systeme wie robobrain® den Programmierprozess weiter vereinfachen. So lassen sich Cobots schnell und unkompliziert in bestehende Fertigungsprozesse einbinden.
Sicherheitsaspekte der Mensch-Roboter-Kollaboration
Die Integration von Robotersicherheit ist entscheidend für eine erfolgreiche Mensch-Roboter-Kollaboration (Robotersicherheit, Mensch-Roboter-Kollaboration). Das Fraunhofer-Institut für Kognitive Systeme IKS forscht an „Adaptive Safety“-Lösungen, die situationsabhängige Sicherheitsfunktionen bieten. Anstelle starrer Sicherheitskonzepte sollen anpassungsfähige Algorithmen zum Einsatz kommen, die nur die betroffenen Bereiche bei Bedarf in den reduzierten Betrieb versetzen (Adaptive Safety).
Kollaborative Roboter (Cobots) ermöglichen eine enge Zusammenarbeit von Mensch und Maschine ohne physische Trennungen. Durch Sicherheitssensoren und -aktoren können Unfälle und Verletzungen vermieden werden. Cobots können monotone und unergonomische Aufgaben übernehmen und Mitarbeiter vor Gefahren in gesundheitsschädlichen Umgebungen schützen.
„Cobots tragen zur Reduzierung von Verletzungen und körperlichen Langzeitschäden bei, indem sie monotonen und unergonomischen Aufgaben übernehmen.“
Neben der technischen Sicherheit spielt auch das betriebliche Gesundheitsmanagement eine wichtige Rolle. Unternehmen entwickeln umfassende Präventionsmaßnahmen, um Arbeitsunfälle zu verhindern. Das Arbeitsschutzgesetz verpflichtet Betriebe in Deutschland, Maßnahmen zur Verhinderung von Unfällen und Gesundheitsgefahren zu ergreifen – auch bei Robotikanwendungen.
Die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter erfordert somit ein ganzheitliches Sicherheitskonzept, das technische, organisatorische und gesetzliche Aspekte berücksichtigt. Nur so kann die Mensch-Roboter-Kollaboration (Robotersicherheit, Mensch-Roboter-Kollaboration) sicher und effizient gestaltet werden.
Innovative Entwicklungen in der Leichtbaurobotik
Die Welt der Leichtbaurobotik ist in stetiger Bewegung. Neue Materialien und innovative Designs revolutionieren die Konstruktion von Cobots, wodurch diese leichter und beweglicher werden. Technologische Fortschritte wie verbesserte Sensoren, intelligente Software und künstliche Haut erhöhen nicht nur die Sicherheit, sondern auch die Effizienz dieser Roboter.
Technologische Fortschritte
Unternehmen wie ABB, Denso, Universal Robots, Kuka und Omron treiben die Entwicklung der Leichtbaurobotik voran. Ihre Cobots können Lasten zwischen 3 und 20 Kilogramm tragen, was sie für eine Vielzahl von Anwendungen in der industriellen Fertigung einsetzbar macht. Besonders hervorzuheben ist das Startup Neura Robotics, das einen kognitiven Cobot vorgestellt hat, der KI-Auswertungen komplett in der Maschine berechnet und autonom auf Sinneseindrücke reagieren kann.
Materialinnovationen und Design
Die Verwendung leichter und hochfester Materialien wie Aluminium, Kunststoffe und Verbundwerkstoffe ermöglicht eine kompaktere und beweglichere Bauweise der Roboter. Innovative Designs, wie der Stäubli TX2 mit einer Tragfähigkeit von 2,3 bis 20 Kilogramm, erweitern die Einsatzmöglichkeiten der Leichtbaurobotik in sensiblen Umgebungen wie der Elektronikfertigung oder der Medizintechnik. Diese Robotik-Innovationen fördern die Integration von Cobot-Design in bestehende Fertigungsprozesse.
Roboterprogrammierung und Bedienfreundlichkeit
Die Welt der kollaborativen Roboter, auch bekannt als Cobots, erlebt einen rasanten Fortschritt. Neben der sicheren Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine steht zunehmend die Benutzerfreundlichkeit der Roboterprogrammierung im Fokus. Hersteller bieten integrierte Softwarelösungen an, die die Implementierung und Bedienung der Robotik-Automation vereinfachen.
Durch intuitive Benutzeroberflächen und Teach-In-Funktionen können auch Mitarbeiter ohne umfangreiche Programmierkenntnisse Cobots für neue Aufgaben einrichten und bedienen. Diese Entwicklung ebnet den Weg für kleine und mittlere Unternehmen, von den Vorteilen der Roboterprogrammierung und Cobot-Bedienung in der Automatisierungstechnik zu profitieren.
„Cobots sind darauf ausgelegt, sicher und effizient mit menschlichen Arbeitern zusammenzuarbeiten, um Flexibilität und Präzision in Produktionsumgebungen zu gewährleisten.“
Die Programmierung von Cobots erfordert zwar ein gründliches Verständnis der zugrunde liegenden Technologien, doch moderne Softwarelösungen machen diesen Prozess immer benutzerfreundlicher. Beliebte Programmiersprachen und Tools wie Python, ROS (Robot Operating System) und herstellerspezifische Anwendungen bieten Unternehmen eine breite Auswahl, um ihre individuellen Anforderungen zu erfüllen.
Durch den Einsatz dieser intuitiven Programmierwerkzeuge und Bedienoberflächen können Mitarbeiter Cobots schnell und effektiv in bestehende Fertigungsprozesse integrieren. Damit ebnen kollaborative Roboter den Weg für eine noch effizientere und flexiblere Automatisierung in der industriellen Produktion.
Wirtschaftliche Aspekte der Cobot-Implementation
Die Implementierung von Cobots, also kollaborativen Robotern, bietet Unternehmen erhebliche wirtschaftliche Vorteile. Durch den Einsatz dieser Technologie können Produktivität und Flexibilität deutlich gesteigert werden. Die Anschaffungskosten für Cobots sind im Vergleich zu traditionellen Industrierobotern oft günstiger, was den Cobot-Kosten entgegenkommt.
Der Return on Investment (ROI), also die Rentabilität der Investition, lässt sich bei Cobots in der Regel schneller erreichen als bei anderen Automatisierungslösungen. Dies liegt an der einfacheren Integration in bestehende Fertigungsumgebungen und der höheren Flexibilität beim Einsatz.
Förderungsmöglichkeiten und Finanzierung
Viele Regionen und Länder bieten auch Robotik-Förderung an, um kleine und mittlere Unternehmen (KMUs) bei der Einführung von Cobots zu unterstützen. Diese Förderprogramme können die Investitionskosten reduzieren und die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen durch den Einsatz modernster Automatisierungstechnologie steigern.
Neben Förderprogrammen gibt es auch verschiedene Finanzierungsmodelle, die den Einstieg in die Cobot-Technologie erleichtern. Dazu gehören Mietoptionen für kurzfristige Projekte oder Leasingverträge, die eine flexible Anpassung an die Bedürfnisse des Unternehmens ermöglichen.
Insgesamt bietet die Implementierung von Cobots in der industriellen Fertigung ein hohes Potenzial zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit, vor allem für kleine und mittelständische Unternehmen. Die wirtschaftlichen Aspekte wie Cobot-Kosten, ROI und Fördermöglichkeiten spielen dabei eine entscheidende Rolle.
Exoskelette als spezielle Form der Mensch-Roboter-Interaktion
Exoskelette, eine innovative Form der Robotik-Assistenz, bieten eine einzigartige Möglichkeit für die Mensch-Roboter-Kollaboration. Diese mobilen Unterstützungssysteme dienen dazu, die menschliche Leistungsfähigkeit zu steigern und gleichzeitig eine ergonomische Unterstützung zu gewährleisten.
Passive Exoskelette nutzen mechanische Strukturen, um Stabilität und Kraft zu verleihen, ohne dabei externe Energiequellen zu benötigen. Im Gegensatz dazu sind aktive Exoskelette mit Sensoren und Antriebstechnik ausgestattet, die eine präzise Unterstützung der Bewegungen ermöglichen. Diese fortschrittlichen Systeme können sogar Signale aus dem Gehirn verarbeiten, um die Bedürfnisse des Trägers zu erkennen und individuelle Unterstützung zu bieten.
Der Einsatz von Exoskeletten zeigt sich besonders in Bereichen wie der Logistik und dem Handwerk, wo physisch anspruchsvolle Tätigkeiten oft anfallen. Darüber hinaus werden Exoskelette auch in der medizinischen Rehabilitation und sogar in der Raumfahrt erforscht, um Menschen bei der Bewältigung von Herausforderungen zu unterstützen.
Laut einer Studie der Allgemeinen Unfallversicherungsanstalt (AUVA) in Österreich aus dem Jahr 2018 sind 21,4% aller Krankheitstage auf Erkrankungen des Muskel-Skelett-Systems (MSE) zurückzuführen.
Die Integration von Exoskeletten in Produktions- und Logistikprozesse kann nicht nur die Effizienz steigern, sondern auch das Wohlbefinden und die Gesundheit der Mitarbeiter fördern. Allerdings müssen dabei auch datenschutzrechtliche Aspekte, wie die Überwachung von Mitarbeiterverhalten, sorgfältig berücksichtigt werden.
Insgesamt bieten Exoskelette vielversprechende Möglichkeiten, um die Zukunft der Mensch-Roboter-Interaktion mitzugestalten und die Arbeitswelt an die Bedürfnisse der Beschäftigten anzupassen.
KI und maschinelles Lernen in der Robotik
Die Welt der Robotik wird durch die Fortschritte in den Bereichen KI (KI in der Robotik) und maschinelles Lernen zunehmend revolutioniert. Kognitive Cobots wie der von Neura Robotics sind in der Lage, Sinneseindrücke zu verarbeiten und autonom zu handeln. Sie erkennen Objekte und Menschen und reagieren sogar auf Sprachkommandos. Diese innovativen Technologien ermöglichen eine deutlich verbesserte Anpassungsfähigkeit und Interaktion mit der Umgebung.
Das Fraunhofer-Institut für Kognitive Systeme (IKS) forscht intensiv an kognitiven Produktionsanlagen, in denen alle Objekte lokalisiert und ihre Intentionen erkannt werden können. Durch den Einsatz von maschinellem Lernen können Roboter neue Fähigkeiten kontinuierlich erlernen und sich an sich ändernde Anforderungen anpassen.
„Machine Learning ist die am meisten beforschte und angewandte Methode im Bereich Künstlicher Intelligenz.“
Insbesondere Deep Learning, eine Form des maschinellen Lernens, ermöglicht es Robotern, Muster in Daten zu erkennen und darauf aufbauend autonom zu agieren. Zudem wird maschinelles Lernen in der Robotik für die Bildverarbeitung, intuitive Instruktion von Robotern und zur Leistungsoptimierung eingesetzt.
Die aktuellen Forschungstrends im Bereich maschinelles Lernen beinhalten neben Deep Learning auch Meta-Learning und die Erklärbarkeit der Ergebnisse. Letzteres wird als entscheidend angesehen, um Vertrauen in KI-Systeme zu schaffen und Datenschutz- sowie Haftungsfragen zu adressieren.
Zukunftsperspektiven der kollaborativen Robotik
Die Zukunft der kollaborativen Robotik ist vielversprechend. Robotik-Trends wie die Demokratisierung der Robotik-Industrie, All-In-One-Lösungen und kognitive Cobots werden die Branche weiter vorantreiben. Cobots werden in neue Sektoren vordringen, wie zum Beispiel den Lebensmittelsektor als Erntehelfer.
Die Vision sind kognitive Fabrikhallen, in denen Mensch und Roboter effizient, sicher und kollaborativ arbeiten. Die Weiterentwicklung von Adaptive Safety wird die Flexibilität und Sicherheit in der Mensch-Roboter-Kollaboration weiter verbessern. Technologische Fortschritte werden die Effizienz von Cobots steigern, indem sie Künstliche Intelligenz, maschinelles Lernen und modulare Designs integrieren.
Forschungspartnerschaften zwischen Unternehmen und akademischen Institutionen werden die Entwicklung neuer robotertechnologischer Innovationen beschleunigen. Unternehmen erkennen die bedeutenden Vorteile von Cobots in Bezug auf Effizienz, Flexibilität und Sicherheit, was zu steigenden Investitionen in diese Technologie führt. Die Zukunft der kollaborativen Robotik ist geprägt von Automatisierung, Flexibilität und Sicherheit in der Mensch-Roboter-Interaktion.
