Robotern einen menschlichen Namen zu geben, ist seit dem Aufkommen der Cobots nichts Ungewöhnliches – lassen sich damit doch in vielen Fällen Berührungsängste bei den Werkern bezüglich der neuen ‚Kollegen‘ abbauen. Beim Roboter des Konstanzer Unternehmens Fruitcore Robotics mag die Bezeichnung ‚Horst‘ durchaus auch dazu beitragen – die Namensgebung des 6-Achser steht in diesem Fall jedoch schlicht als Abkürzung für ‚highly optimized robotic systems technology‘.

Horst verfolgt einen neuartigen kinematischen Ansatz. Die Hauptachsen zwei und drei werden über sogenannte Viergelenkketten (VK) angetrieben. Das bedeutet, dass die Bewegungs- und Kraft­übertragung nicht wie herkömmlich direkt an den Roboterachsen mittels einer Antriebseinheit – im Regelfall Elektromotor und Getriebe – erfolgt, sondern indirekt über die Viergelenkketten. Somit liegen die Antriebswellen und die eigentliche Roboterachse nicht an der gleichen ­Position. 

Die Viergelenkketten sind so angeordnet, dass sie laut Fruitcore eine hohe Kraftübertragung ermöglichen, wenn die Position des Roboters dies erfordert, und das Übersetzungsverhältnis kleiner wird, wenn die Kraft nicht benötigt wird. Die Wirkungsweise einer Viergelenkkette wird durch den Vergleich mit Zahnradgetrieben ersichtlich: In einer Viergelenkkette entspricht die Kurbel der VK dem kleinen und die Schwinge dem großen Zahnrad. Die Koppel verbindet Kurbel und Schwinge. Rotiert die Kurbel gleichförmig, entsteht an der Schwinge eine nicht lineare Drehbewegung. Damit bewegt sich an manchen Stellen die Schwinge schneller als an anderen. Die Kräfte-übertragung verhält sich dazu analog. Bewegt sich die Schwinge langsam (große Übersetzung), wird mehr Kraft übertragen – wenn sich die Schwinge schneller bewegt (kleine Übersetzung), weniger Kraft. Durch dieses Wirkprinzip ist das Übersetzungsverhältnis bei Viergelenkketten im Gegensatz zu Zahnradgetrieben nicht linear. 
Darüber hinaus leiten die Stäbe der Viergelenkketten Teile der Kräfte auf die Struktur ab, was eine hohe Systemsteifigkeit bei gleichzeitig geringer Masse bedeutet. Weil damit diese Masse nicht mitbewegt werden muss, lässt sich Fruitcore zufolge die Leistung der Antriebe effizienter nutzen und in Summe seien somit mit Horst hohe Leistungsdaten in Bezug auf Traglast, Reichweite und Dynamik mit vergleichsweise kleinen Antrieben realisierbar.

In 30 Minuten eingerichtet

Die Viergelenkketten von Horst sind so angeordnet, dass sie eine hohe Kraftübertragung ermöglichen, wenn die Position des Roboters dies erfordert, und das Übersetzungsverhältnis kleiner wird, wenn die Kraft nicht nötig ist.

© Fruitcore

Die Programmierung des Roboters erfolgt mit der Software horstFX, die speziell für den mitgelieferten 13,3-Zoll-Touchscreen entwickelt wurde. Über letzteren erfolgt zudem die Bedienung von Horst. Über eine grafische Benutzeroberfläche kann ihn der Anwender in weniger als 30 Minuten intuitiv und ohne Fachkenntnisse einrichten und programmieren – verspricht Fruitcore.

Angeschlossene Komponenten wie Greifer sowie externe Maschinen werden über die grafische Programmierung anhand der in der Industrie gängigen Schnittstellen beziehungsweise über digitale Ein-/Ausgänge unkompliziert angesteuert. Die Software lässt sich aber offline und fernab des Roboters etwa auf Desktop-Computern betreiben. Dafür sind keine Programmier-kenntnisse notwendig. Grafisch erzeugte Programme können automatisch in textuelle Codes beziehungsweise in die auf JavaScript basierende Skriptsprache horstScript umgewandelt werden. Mit dieser vollwertigen Roboterprogrammsprache sind alle Prozessparameter zusätzlich konfigurierbar und fortgeschrittene Anwender können damit auch hochkomplexe Programmieraufgaben lösen.

Die grafische Oberfläche ist intuitiv aufgebaut und erinnert an die Bedienung eines Smartphones. Programme sind ent­weder live oder mittels Simulation erstellbar. Anwender können einmal erstellte Programme jederzeit bearbeiten und einzelne Bausteine verschieben oder löschen. Außerdem ist es möglich, Daten für zusätzliche Werkzeuge und 3D-Objekte zu importieren. 

Ohne Coden zum Programm

Mit einer Aufstellfläche von 380 mm x 380 mm lässt sich der kompakte Industrieroboter sehr einfach in Prozesse integrieren.

© Fruitcore

Horst besitzt nicht zuletzt ein eigenentwickeltes Bussystem mit differenziellen Signalen. Für eine zentrale Steuerung hat das Unternehmen ein eigenes Mainboard geschaffen. Die Steuerung basiert auf einem schnellen Prozessor, der die Regelung der sechs Achsgelenke in Echtzeit übernimmt. Für eine hohe Positioniergenauigkeit im Bereich von ±0,05 mm kommen optische Inkrementalgeber zum Einsatz. Alle sicherheitsrelevanten Signale werden entsprechend Performance Level d (PL d) redundant ausgewertet und ­verarbeitet. Zudem bietet die eigenent­wickelte Sicherheitssteuerung sichere Ein- und Ausgänge zur Kommunikation mit Sicherheitssystemen wie beispiels­weise Lichtschranken oder Sicherheitsscannern.

Die Investitionskosten für Horst liegen laut Hersteller bei deutlich unter 20.000 Euro, was insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen einen einfachen und beherrschbaren Einstieg in die Automatisierung ermöglichen soll. Das Robotersystem stemmt Traglasten bis 5 kg hat und eine Reichweite von 900 mm bei einer Aufstellfläche von 380 mm x 380 mm. Derzeit wird in Konstanz bereits an Horsts großem Bruder gearbeitet. Dieser soll noch größere Traglasten bewältigen und über mehr Reichweite verfügen. 

Potenzielle Anwendungsmöglichkeiten für den Roboter sind das Beladen und Entladen von Maschinen, Stapeln, Sortieren und Verpacken von Produkten, das Handling von Dreh-, Fräs- und Stanzteilen, aber auch Pick-&-Place-Anwendungen.