Effizienter Ansatz

Fertigungsautomation

Software - Bisher ist die Programmierung von Robotern zeitaufwendig und erfordert eine spezifische Expertise. Um dies zu verbessern, entwickeln Experten des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA eine neue roboterherstellerunabhängige Software.

01. Juni 2016

Roboter sind per se flexibel für eine Vielzahl an Aufgaben einsetzbar. Programme befähigen sie dazu, einen konkreten Prozess auszuführen. Die Programmerstellung erfolgt bisher mit verschiedenen Verfahren, zu denen beispielsweise das Teachen mit Hilfe eines Programmierhandgerätes, das Vorgeben einer Bewegung durch Vormachen oder die Programmerstellung in einer CAD-basierten Simulationsumgebung zählen. Sowohl diese bisher übliche Programmierung als auch die Robotertechnik insgesamt rentieren sich bisher hauptsächlich bei großen Losgrößen.

Die Programmierung setzt spezielle Fachkenntnisse und Kenntnisse in der herstellerspezifischen Robotersprache voraus. Gibt es Änderungen am Werkstück oder in der Produktion, sind die erforderlichen Anpassungen des Robotersystems zum Beispiel an neue Varianten oft nur mit umfangreichen zeitlichen und finanziellen Ressourcen umzusetzen. Dies hindert besonders kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) daran, auf Automatisierung zu setzen, weil sich der Einsatz eines Robotersystems für sie bisher nicht lohnt. Zudem haben KMU meist keine Robotikexperten im Betrieb, so dass sie externes Fachpersonal bezahlen müssen.

Aber auch bei großen Losgrößen wird es zunehmend wichtiger, Automatisierungslösungen zügig an aktuelle Produktionsbedarfe anzupassen. Durch eine einfachere, intuitivere Art der Roboterprogrammierung können zudem System-integratoren ihr Angebot dahin-gehend erweitern, dass sie Ro-botersysteme anbieten können, bei denen der Anwender selbst mehr Möglichkeiten zur Anpassung an aktuelle Produktionsbedarfe hat.

Roboter intuitiv instruieren

Die am Fraunhofer IPA entwickelte Software drag&bot ermöglicht eine neue Form der Roboterprogrammierung. Wie heutzutage Dateien am PC einfach per Drag-and-drop von einem Ort zum anderen verschoben werden, kann künftig ein Roboterprogramm erstellt werden: Der Programmablauf wird durch das Auswählen und Zusammenstellen einzelner Programmbausteine definiert. Diese Programmbausteine, sogenannte Skills, sind Funktionen wie eine Roboterbewegung, das Schließen des Greifers oder das Lokalisieren eines Werkstücks. Der Vorteil gegenüber bisherigen Verfahren: Skills sind roboterherstellerunabhängig, wiederverwendbar und sie verbergen die in den Skills vorhandene Komplexität des Roboterprogramms vor dem Anwender. Zudem können sie hierarchisch angeordnet und elementare Skills zu komplexen Skills gruppiert werden. Dieser effiziente Ansatz vereinfacht Programmieraufwände erheblich.

Damit diese Art der Roboterprogrammierung auch für Nichtexperten verständlich und intuitiv ist, verfügt drag&bot über eine grafische Bedienoberfläche und ist mit allen üblichen Endgeräten einsetzbar. So können Anwender Programmsequenzen und Parameter definieren. Zum einen ist es möglich, neue Skills zu erstellen, zum anderen können vorhandene an den eigenen Prozess angepasst werden.

ROS-basierte Software

Hierfür bietet die Software sogenannte Wizards: Dies sind von der Software bereitgestellte Bedien- und Eingabehilfen, die den Nutzer bei der Parametrisierung des Programmablaufs gezielt unterstützen. Mit den Wizards ist zum Beispiel die Positionseingabe schnell erfolgt: Der Bediener führt den Roboter mit der Hand an die gewünschte Position und lässt deren Koordinaten vom Wizard ermitteln und abspeichern. Die Parameterdefinition für die Bildverarbeitung oder Kraftregelung wären ebenfalls typische Nutzungsmöglichkeiten von Wizards. So könnte beispielsweise ein Schraubloch mit Hilfe einer Kamera lokalisiert werden, der Nutzer bestätigt dessen Position und die Software übernimmt die entsprechenden Parameter automatisch.

Die Software drag&bot nutzt momentan das frei verfügbare Robot Operating System (ROS), das sich für die Entwicklung und Integration von Robotersystemen verbreitet und auch problemlos kommerziell nutzbar ist. Das Fraunhofer IPA leitet den europäischen Teil der Initiative ROS-Industrial, die das Ziel hat, die Zuverlässigkeit der Software für die Robotik und Automatisierung weiter zu verbessern und sie an industrielle Standards und Regularien anzupassen. Zudem entwickeln die Experten selbst zahlreiche Komponenten. Dadurch, dass eine große Community an der Weiterentwicklung von ROS arbeitet, können Funktionen schneller bereitstehen. Zudem ist ROS modular aufgebaut und verfügt über standardisierte Schnittstellen, so dass auch drag&bot leicht erweiterbar ist. Außerdem ist es möglich, die Software künftig nicht nur mit ROS, sondern auch mit bereits weiter verbreiteten, industriell etablierten Standards zu nutzen.

Aktuell ist drag&bot als getesteter Prototyp verfügbar. Zusammen mit einem Industriepartner möchten die Experten der Software den letzten Schliff für den Praxiseinsatz geben. Künftig soll die Software für Systemintegratoren und Technologieanbieter sowie für Endanwender über eine Lizenz erwerbbar sein. In einem Online-Store sollen die Wizards oder bestimmte Funktionsblöcke ähnlich einer App zur Nutzung bereitstehen. Interessierten Unternehmen steht das IPA als Technologiepartner für alle Fragen rund um die Software sowie allgemein zur Konzeption, Planung, Realisierung und den effizienten Einsatz von Robotersystemen zur Verfügung.

Halle A4, Stand 139

Erschienen in Ausgabe: 01/2016