Was sind Industrieroboter?
Noch vor etwa hundert Jahren war der Begriff „Roboter“ reine Science-Fiction. Verstanden wurden darunter menschenähnliche Maschinen, die ihre menschlichen Gegenparts jedoch in der Leistung deutlich übertreffen können. Industrieroboter sind spezielle Roboter, die in der Industrie an verschiedenen Stellen Verwendung finden. Sie sind vielseitig einsetzbar und können verschiedenste Aufgaben ausführen. Tatsächlich hat es vom Science-Fiction Begriff zur Realität nicht lange gedauert. Heute finden Industrieroboter schon standardmäßig in verschiedensten Fabriken weltweit, über verschiedene Branchen hinweg, Anwendung.
Dies liegt unter anderem an der Vielfalt an Arten von Robotern sowie den Aufgaben, die sie erfüllen können. Je nach Ausstattung können sie Sachen transportieren, einzelne Arbeitsschritte ausführen oder sogar den ganzen Arbeitsablauf übernehmen. Die Roboter können nach Bedarf mit verschiedenen Werkzeugen oder Greifarmen ausgestattet werden um verschiedenen Funktionen und Anforderungen gerecht zu werden. Besonders gut eignen sie sich bei Aufgaben, die oft wiederholt werden oder für den Menschen sehr gefährlich sind.
So bieten Industrieroboter eine sinnvolle Ergänzung zu den menschlichen Arbeitskräften. Sie können Aufgaben komplett übernehmen oder die Arbeitskraft bei einer Aufgabe unterstützen. Die Roboter können so Produktivität und Effizienz erhöhen. Gleichzeitig erhöhen sie auch die Sicherheit im Fertigungsprozess, wenn sie zum Beispiel Aufgaben übernehmen, die für die menschliche Arbeitskraft ein zu hohes Risiko birgt.
Es gibt sehr verschiedene Arten von Industrierobotern, die im Anschluss noch vorgestellt werden. Grundsätzlich bestehen Industrieroboter jedoch aus:
- Manipulator: dem Roboter beziehungsweise Roboterarm
- Endeffektor: dem Greifer oder Werkzeug, mit dem die Aufgabe ausgeführt wird
- der Steuerung
- optional aus Sensoren und Kameras (besonders bei Robotern, die sich innerhalb des Industriegeländes bewegen)
In Gegensatz zu anderer Maschinerie die in der Industrie eingesetzt wird, kann der Industrieroboter nach der ursprünglichen Programmierung autonom arbeiten. Je nach Robotertypen kann die Arbeit in Zusammenarbeit mit einer menschlichen Arbeitskraft oder komplett selbstständig ausgeführt werden
Wie unterscheiden sich Industrieroboter?
Der entscheidende Unterschied zu anderen Robotern steckt schon im Namen. Industrieroboter werden ausschließlich in der Industrie, beziehungsweise in industriellen Fertigungsprozessen, eingesetzt. Damit unterscheiden sie sich von Medizin- und Servicerobotern.
Medizinroboter werden in der Medizin in Bereichen wie der Chirurgie, Diagnostik und Rehabilitation eingesetzt. Im OP werden Chirurgen bereits seit Jahren von Robotern unterstützt, die ihre Arbeit präziser machen. Künstliche Intelligenz, die medizinische Bilder analysiert, kann zum Beispiel die Diagnose von Hautkrankheiten schneller und genauer machen. In der Rehabilitation können am Körper tragbare Robotersysteme zum Wiedergewinnen von Beweglichkeit beitragen. Besonders mit Personalengpässen in der Medizin und der Pflege der letzten Jahre bieten Medizinroboter so große Chancen.
Serviceroboter hingegen leisten in verschiedenen Bereichen des Alltags ihren Beitrag. Sie finden dabei Einsatz im professionellen sowie privaten Bereich. Beispiele professioneller Anwendungen sind Gastro-Roboter, die im Restaurant beispielsweise Bestellungen aufnehmen und Essen und Getränke bringen. Verbreitete Serviceroboter in unserem persönlichen Alltag sind bereits Mäh- und Saugroboter.
Anwendungsfälle
Arten von Industrierobotern
Industrieroboter lassen sich nach verschiedenen Faktoren einordnen. Einmal ist zwischen mobilen und stationären Robotern zu unterscheiden, also ob sich der Roboter über Entfernungen bewegt oder vor allem an einem Ort agiert. Die Kinematik ist ein weiterer Faktor, der nochmal genauer unterscheidet, inwiefern die Bewegung des Roboters im Raum gestaltet ist. Auch ist zwischen den Traglasten der Roboter ist zu entscheiden. Während einige Roboter nur mit leichten Traglasten arbeiten können, in etwa wie es eine menschliche Arbeitskraft könnte, können andere das Vielfache der möglichen Last der Menschen übernehmen Ein letztes Kriterium ist, inwiefern die Roboter zur direkten Zusammenarbeit mit Menschen geeignet sind.
Mobile Industrieroboter
Mobile Industrieroboter sind nicht auf einen spezifischen Standort beschränkt, sondern können sich innerhalb eines vorgegeben Geländes bewegen. Dafür sind sie meist mit Kameras und Sensoren ausgestattet, um ihre Umgebung wahrzunehmen.
Beispiel für einen Mobilen Roboter sind Autonome Mobile Roboter, kurz AMR. Sie können sich selbstständig durch Produktionsstätten und Lagerhallen bewegen. Mit Sensoren und künstlicher Intelligenz ausgestattet, können sie ihre Umgebung ausmessen und einschätzen. Dadurch können sie nicht nur Hindernisse zuverlässig erkennen und umfahren, sondern auch die bestmögliche Route ermitteln. Sie können also in einer Mensch-Maschinen-Umgebung ohne Probleme eingesetzt werden und bieten so unter anderem eine Möglichkeit zur Automatisierung von dem Transport von Materialien im Arbeitsbereich.
Serielle Kinematiken
Industrieroboter mit serieller Kinematik zeichnen sich dadurch aus, dass die Achsen des Roboters seriell angeordnet sind. Ein Beispiel dafür sind Knickarmroboter. Meist mit sechs Achsen ausgestattet, zeichnen sie sich durch hohe Flexibilität und Beweglichkeit aus. Dual-Arm-Roboter haben meistens ebenfalls sechs oder sieben Achsen. Der menschlichen Kinematik nachempfunden haben sie zwei Arme. Sie werden oft für Arbeiten mit geringer Traglast eingesetzt.
Sogenannte SCARA-Roboter, kurz für „Selective Compliance Assembly Roboter Arm“, verfügen über „nur“ vier Achsen. Sie eignen sich besonders gut für Pick and Place Aufgaben: Montage- und Fügeaufgabe, die schnelle, wiederholte Bewegungen erfordern.
Parallele Kinematiken
Bei diesen Robotern sind die Achsen parallel angeordnet. Delta Roboter mit vier, sechs oder sieben Achsen sind typisch für die Automatisierung von Verpackungsvorgängen, zum Beispiel in der Lebensmittelindustrie.
Kollaborative Roboter
Kollaborative Roboter, auch Cobots genannt, können in der Produktion im direkten Umfeld von Menschen arbeiten und erfordern keinerlei Abgrenzungen. Sie können verschiedenste Aufgaben erfüllen und finden so zahlreiche Anwendungsbereiche. In der direkten Zusammenarbeit mit Mitarbeitern können sie die Produktivität stark erhöhen.
Verwendung
Durch die Vielzahl an Möglichkeiten die Roboter zu gestalten und auszustatten, gibt es auch zahlreiche Möglichkeiten zum Einsatz in verschiedenen Branchen. Je nach Branche können verschiedene Robotertypen auch noch verschiedene Aufgaben erfüllen. Im Folgenden werden einzelne Anwendungsbereiche kurz vorgestellt.
Automobilindustrie
Industrieroboter finden schon zu großer Zahl in der Automobilindustrie Einsatz. Sie ist einer der führenden Anwender von Industrierobotern. Diese eignen sich besonders gut für diese Branche, da sich die Massenproduktion von Autos, die viele sich wiederholte Abläufe verlangt, hervorragend zur Automatisierung eignet. Mögliche Aufgaben sind unter anderem Montage, Schweißen aber auch Lackieren. Auch Zulieferer von Autoherstellern wie zum Beispiel die Metallindustrie setzen vermehrt auf Roboter.
Elektronikfertigung
Zusammen mit der Automobilindustrie ist die Elektrotechnik der größte „Arbeitgeber“ für Industrieroboter. So wie in der Automobilindustrie treten hier viele wiederholte, präzise Arbeitsabläufe auf, für die sich die Roboter perfekt eignen. Auch können die Roboter zur Sicherheit beitragen, da sie Aufgaben übernehmen können, die für Menschen zu gefährlich sind, wie zum Beispiel die Arbeit mit extremen Spannungen. In der Elektronikindustrie werden die Roboter zum Beispiel verwendet um Komponenten handzuhaben, Leiterplatten zu bestücken und Lötarbeiten auszuführen.
Lebensmittelindustrie
Auch in der Lebensmittelverarbeitung sind Industrieroboter von großem Nutzen. Mit ihnen können zum Beispiel Verpackungsprozesse automatisiert werden, Lebensmittel sortiert aber auch gehandhabt und verarbeitet werden. Die Roboter können auch in Umgebungen arbeiten, die hohe Anforderungen an die Hygiene haben. So kann durch den Einsatz von Robotern in der Handhabung von Lebensmitteln zum Beispiel die Kontamination durch Bakterien verhindert werden, die bei menschlicher Handhabung möglich ist.
Logistik und Lagerhaltung
Auch in der Logistik eignen sich die Roboter besonders gut. In Logistikzentren werden sie eingesetzt um Waren zu bewegen, zu sortierten und einzuordnen. Sie können die Waren auch innerhalb der Halle transportieren. In Verbindung mit Künstlicher Intelligenz können die Roboter außerdem unterstützen einen Überblick über Lagerbestände zu behalten und diese zu ordnen.
Diese Beispiele zeigen nur einen kleinen Ausschnitt zur Möglichkeit von Anwendung der Industrierobotik. Industrieroboter sind die Zukunft der Wirtschaft und werden jetzt schon von vielen Unternehmen zur weiteren Automation ihres Betriebs genutzt. Egal in welcher Branche, zeichnen sich die Roboter immer dadurch aus, dass sie schnell und präzise arbeiten und auch Arbeitsbedingungen standhalten, die für Menschen nicht geeignet sind. In Zusammenarbeit mit dem Menschen können zahlreiche Vorgänge effizienter und effektiver gestaltet werden, sodass mit hoher Qualität und Quantität produziert werden kann.
Hersteller von Industrierobotern
Zu den wichtigsten Herstellern von Industrierobotern gehören:
- Mitsubishi Electric
- KUKA Robotics
- Omron
- ABB Robotik & Fertigungsautomation
- Fanuc
- Kawasaki Heavy Industries
- Yaskawa
- Dürr AG
- Siasun
- Universal Robots
Ganz oben dabei sind mit KUKA Robotics, Yaskawa und der Dürr Ag auch die Deutschen. Besonders präsent sind auch die Japaner mit Mitsubishi, Omron, Fanuc und Kawasaki.
Industrieroboter sind schon lange nicht mehr Musik der Zukunft. Immer mehr Unternehmen beschäftigen sich auch mit deren Bau und Weiterentwicklung, weshalb sie für immer mehr Betriebe zugänglich werden. So finden verschiedene Arten von Industrierobotern in immer mehr Branchen Anwendung.
