Bisher sind Industrieroboter hauptsächlich in der Serienfertigung großer Produktionsanlagen zu finden. Obwohl ihr Einsatz auch für kleine und mittlere Losgrößen ein enormes Potenzial zur Effizienz- sowie Qualitätssteigerung bietet, scheitert der Einsatz von Robotertechnologie in kleineren Produktionsbetrieben häufig an den Kosten für die aufwendige Programmierung der komplexen Systeme.

Neuartige Programmierverfahren wie etwa das Konzept der Programmierung durch Vormachen versprechen hier Abhilfe. Die Idee bei diesem Ansatz zielt darauf ab, dem Roboter auf möglichst intuitive Weise zu zeigen und zu erklären, worin seine neue Aufgabe besteht. Zur Programmierung sind damit keine Expertenkenntnisse mehr notwendig, sie kann direkt vom Prozessexperten durchgeführt werden.

Bei der am Fraunhofer IPA realisierten Roboterzelle führt der Bediener den Roboter am eigens hierfür konstruierten Handgriff entlang der gewünschten Bahn. Der Roboter - und wahlweise auch der ins System integrierte Dreh- Kipp-Positionierer - folgen dank Kraft- Momenten-Sensorik und lassen sich zeitgleich vom Bediener über eine grafische Bedienoberfläche sowie freihändig via Sprachsteuerung instruieren.

Die Definition der notwendigen Prozessparameter findet anschließend anhand der grafischen Bedienoberfläche statt, in welcher die aufgenommene Bahn in einer dreidimensionalen Visualisierung kontrolliert und nachbearbeitet werden kann. Aus den vorliegenden Informationen erzeugt das System automatisch ein Roboterprogramm, welches sich direkt per Knopfdruck starten lässt.

Lernfähiges System generiert Vorschläge

Der Clou des Systems: Während der Demonstrationen durch den Prozessexperten sammelt das System Daten, aus denen es wiederkehrende Abläufe extrahiert, die während der Programmierung ähnlicher Aufgaben entstehen. Wurde bereits genug Vorwissen gesammelt, so wechselt das System von seiner passiven Rolle in eine aktive, indem es selbst Vorschläge zu Prozessparametern oder Nutzeraktionen generiert.

Die Vorschläge werden in der grafischen Oberfläche dargestellt oder als Sprachausgabe bereitgestellt. Auf diese Weise sind zeitraubende Abläufe wie etwa das Nachbearbeiten langer Roboterbahnen auf einen Kontrollblick sowie eine Bestätigung des Vorschlags reduzierbar.

Der Referenzaufbau, welcher im Rahmen des EU-Projekts SMErobot sowie durch Eigenmittel des Fraunhofer IPA gefördert wurde, hat sich bereits im Praxistest bewährt. Dazu wurde die Roboterzelle in der Produktionsumgebung der Firma Treffler Maschinenbau aufgebaut und vor Ort von Schweißexperten des Unternehmens getestet.

Die Ergebnisse sind vielversprechend: So lässt sich beispielsweise der Programmieraufwand für ein neues Werkstück im Schnitt auf 50 % der Zeit reduzieren, welche bei klassischen Verfahren der Online-Programmierung anfällt. Ein Mitarbeiter ohne Vorwissen im Bereich der Roboterprogrammierung kann innerhalb eines Tages in die Bedienung des Systems eingewiesen werden.