In der Industrie von morgen arbeiten Roboter Hand in Hand mit dem Menschen. Gerade für Berufseinsteiger wird es daher immer wichtiger, sich mit der Technologie auszukennen. Im Idealfall vermittelt bereits die Ausbildung entsprechende Kompetenzen. Doch wie gehen Lehrkräfte dabei am besten vor – gerade, wenn sie selbst keine Automatisierungsexperten sind?

ANZEIGE

Ob beim Palettieren von Paketen, beim Schweißen von Bauteilen oder bei der Beschickung von CNC-Maschinen: Kollaborierende Leichtbauroboter unterstützen bereits heute an unterschiedlichsten Stellen im Fertigungsprozess. Kostengünstig, leicht zu programmieren und flexibel werden die sogenannten Cobots in Zukunft zum Standardinventar vieler Fertigungsbetriebe gehören, ist sich Helmut Schmid, Geschäftsführer Universal Robots Germany sowie Regional Sales Director West- und Nordeuropa sicher.

Diese Entwicklung sei vor allem für jene bedeutsam, die noch am Anfang ihres Berufslebens stehen – oder kurz davor: Studierende, Auszubildende oder Schülerinnen und Schüler, deren Berufswahl sie in den Fertigungsbereich führen wird, etwa als Mechatronikerin, Elektrotechniker oder Anlagenmechanikerin. Sie werden in Zukunft wohl am meisten mit kollaborierenden Leichtbaurobotern zusammenarbeiten.

Modulares Schulungskonzept

ANZEIGE

Dem berufsvorbereitenden Unterricht fällt daher die Rolle zu, den Nachwuchs entsprechend vorzubereiten. Berührungsängste mit den Robotern entstehen so gar nicht erst. Doch selten handelt es sich bei den Lehrkräften selbst um Automatisierungsexperten, die einen passenden Unterrichtsentwurf einfach mal so aus dem Ärmel schütteln, erklärt Schmid. Der dänische Cobot-Hersteller hat daher ein Paket an didaktischen Maßnahmen und Instrumenten geschnürt, das Berufsschullehrerinnen und -lehrern hilft, kollaborative Robotik in ihren Unterricht einzubinden.

Es ist Teil eines modularen Schulungskonzepts, das Universal Robots (UR) entwickelt hat, um Anwendern den Umgang mit kollaborierenden Robotern zu erleichtern. Verglichen mit klassischen Industrierobotern sind Cobots einfach zu bedienen. Da ihre Einsatzmöglichkeiten allerdings vielfältig sind, verhelfen entsprechende Schulungen den Anwendern zu einem besseren Überblick, sagt Schmid.

Grundlage des Schulungskonzeptes ist die UR Online Academy. Diese kostenlose E-Learning-Plattform bildet auch für Lernende an Berufsschulen einen Einstieg ins Thema. Schließlich hat nicht jede Schule die Ressourcen, um jedem Schüler einen Roboter bereitzustellen. Über einen Computerraum verfügen hingegen die meisten.

Mithilfe der 13 Module der Plattform können Lehrende ihren Schülern grundlegende Programmierkenntnisse vermitteln. Interaktive Simulationen bringen den Schülern anhand von Praxisbeispielen näher, wie sie etwa einen Endeffektor konfigurieren, Förderbänder steuern oder ein Werkzeug einrichten – auch ohne dabei auf einen physischen Cobot zuzugreifen.

Zudem eignet sich das Online-Angebot, um die im Unterricht behandelten Inhalte noch einmal zuhause zu wiederholen, was den Lerneffekt vergrößert, hebt Schmid hervor. Lehrkräfte, für die das Thema neu ist, könnten sich hier ebenfalls Grundkenntnisse aneignen.

Offline simulieren

Für erfolgreiches Lernen sei eine Mischung aus Theorie und Praxis aber unerlässlich. Nach dem theoretischen Input gilt es für die Lernenden im nächsten Schritt daher, selbst aktiv zu werden.

Dies geht beispielsweise mit Tools wie dem Offline-Simulator. Dabei handelt es sich um eine kostenlose Software-Anwendung, die auf der Support-Website des Unternehmens zum Download bereitsteht. Sie lässt sich auf den Rechnern der Lernenden installieren, die darin die reale Programmieroberfläche eines UR-Roboters vorfinden. Auf ihren PCs können die Schüler dann einen Roboterarm programmieren.

In der UR Online Academy haben die Schüler zum Beispiel schon gelernt, eine Pick-and-Place-Anwendung mit zwei Förderbändern zu programmieren. Das eine davon liefert eine Box, das andere ein Werkstück an. Im Offline-Simulator stellen die Lernenden nun die Wegpunkte des Roboters so ein, dass dieser das Werkstück von Förderband A aufnimmt, eine halbe Drehung vollzieht und es in die Box auf Förderband B legt.

Im Anschluss an die Aufgabe können die Schüler das Programm über die virtuelle Robotersimulation ablaufen lassen. Ist eine reale Roboterzelle vorhanden, kann die Lehrkraft es auf diese überspielen und testen – der Roboterarm führt dann die einprogrammierte Bewegung aus. Auf diese Weise wird der Übungserfolg direkt sichtbar.

Lernstationen zum praktischen Üben

Ein weitere Vorteil der praktischen Anwendung von neuem Wissen ist, dass Menschen sich Dinge in der Regel besser merken können, wenn sie sie selbst einmal gemacht haben, erklärt Schmid. Um diese Erkenntnis auch im Sinne der Cobot-Programmierung zu nutzen, gebe es mittlerweile Hardware-Lernstationen, mit denen sich Applikationen am echten Roboterarm im Klassenzimmer üben lassen. Dabei bauen sie eins zu eins auf der Online Academy des Unternehmens auf.

Auf diesen kompakten Übungszellen mit weniger als einem Quadratmeter Grundfläche sind jeweils ein Roboterarm sowie zwei Förderbänder montiert. Über einen I/O-Simulator lassen sich digitale Ein- und Ausgänge sowie Sicherheitseingänge simulieren.

In der Anfertigung von UR verfügen die Lernstationen zudem über einen Rahmen, der sich flexibel mit Übungsplatten bestücken lässt. Schüler können damit etwa Palettieren, Kleben oder Maschinenbeschickung üben. Idealerweise arbeiten zwei Schüler in Partnerarbeit an einer Lernstation, sodass beide zum Zuge kommen und die Aufgaben gemeinsam lösen, rät Schmid. Die Übungen an den Lernstationen würden dem Roboter-Einsatz in der Fertigungsumgebung am nächsten kommen und so den größten Lernerfolg ermöglichen.

Guide für die Lehrer, Workbook für die Schüler

Selbst die besten Lerninstrumente nutzen nur dann etwas, wenn sie didaktisch gut begleitet werden. Daher hat Universal Robots einen Guide entwickelt, der Lehrkräften diesbezüglich praktische Tipps an die Hand gibt.

Der Lehrer-Guide erklärt beispielsweise, wie sich Lehrer auf einen Roboter aufschalten können, um den Bildschirm ihrer Schüler zu sehen. Außerdem zeigt er, wie sich die Ansicht des Bedienpanels auf einen Bildschirm übertragen lässt, sodass die Schüler nachvollziehen können, wie die Lehrkraft vorgeht. Des weiteren erläutert er wie sich die verschiedenen Hardware-Elemente räumlich gut in das Klassenzimmer integrieren lassen.

Diesem Guide steht ein Workbook für Schüler gegenüber, das mit seinen Aufgaben auf der UR Online Academy aufbaut. Die Schüler können die Aufgaben sowohl mithilfe des Offline-Simulators als auch an den realen Schulungszellen lösen und an diesen testen. Zusätzliche Handouts erklären einzelne Themen erneut im Detail. So verzahnen die schriftlichen Materialien Theorie und Praxis nachhaltig und unterstützen die Schüler beim Lernen, erzählt Schmid abschließend.