Cobots

Cobots: Die Definition

Als Cobots oder kollaborative Roboter bezeichnet man Roboter, die in der Lage sind, Seite an Seite mit Menschen zu arbeiten, ohne dass diese durch physikalische Barrieren von ihnen getrennt werden müssen.

• Im Gegensatz zu herkömmlichen Industrierobotern, die oft in Käfigen arbeiten müssen, um die menschlichen Mitarbeiter zu schützen, sind Cobots dafür konzipiert, in der unmittelbaren Umgebung von Menschen zu arbeiten.
• Sie sind mit Sensoren ausgestattet, die es ihnen ermöglichen, Ihre Umgebung wahrzunehmen und auf Menschen in ihrer Nähe zu reagieren.

Cobotic: Der Begriff erklärt

Der Begriff Cobotic ist eine Kombination aus den Wörtern kollaborativ und Robotic und bezieht sich auf die Zusammenarbeit zwischen Menschen und Robotern in einem gemeinsamen Arbeitsraum.

Es ist wichtig, dass Cobots so programmiert sind, dass sie auf unerwartete Hindernisse reagieren und sofort stoppen können, um die Sicherheit der menschlichen Arbeiter zu gewährleisten. Sie sind oft kleiner und leichter als traditionelle Industrieroboter und können flexibel in verschiedene Arbeitsabläufe integriert werden.

Anwendungen und Beispiele von Cobots in der Ingenieurwissenschaft

Die kollaborativen Roboter, kurz Cobots, haben in den letzten Jahren ihren Weg in eine Vielzahl von Industrien gefunden. Sie sind sehr vielseitig und können aufgrund ihrer sicherheitstechnischen Ausstattung und flexiblen Nutzbarkeit für eine Vielzahl von Aufgaben eingesetzt werden. Nachfolgend werden wir einige spezifische Beispiele und Anwendungen der Cobots in der Ingenieurwissenschaft betrachten.

Cobots Anwendungen: Praktische Beispiele

Für jeden der verschiedenen Einsatzbereiche von Cobots gibt es spezifische Beispiele, die zeigen, wie diese Technologie zur Effizienzsteigerung, Sicherheitsverbesserung und zur Erleichterung der Arbeit von Ingenieuren beitragen kann.

• In der Automobilindustrie, wird der Cobot oft für die Montage von Autoteilen oder für das Schweißen eingesetzt. Hier können sie die Präzision und die Geschwindigkeit von Produktionssystemen erhöhen und gleichzeitig die Sicherheit für menschliche Mitarbeiter verbessern.
• In der Elektroindustrie werden Cobots oft zum Testen und zur Inspektion von elektronischen Bauteilen und Schaltkreisen eingesetzt. Sie können z.B. genaue Messungen durchführen und komplexe Prüfprozesse automatisieren.

Cobot Technik erklärt anhand von Beispielen

Die Technologie hinter Cobots basiert auf einer Kombination von Robotik, Sensorik und Software. Die spezifischen technischen Merkmale können variieren, je nachdem, welche Aufgaben der Cobot ausführen soll. Um die Funktionsweise besser zu verstehen, werfen wir einen Blick auf einige technische Aspekte.

• Sensortechnik: Cobots sind mit einer Reihe von Sensoren ausgestattet, die es ihnen ermöglichen, ihre Umgebung zu erkennen und auf Änderungen zu reagieren. Die Sensordaten werden dann an die Steuerungssoftware des Cobots weitergeleitet, die die Bewegungen und Aktionen des Cobots entsprechend anpasst.
• Steuerungssoftware: Die Software eines Cobots ermöglicht es, verschiedene Aufgaben vorzuprogrammieren und spezifische Bewegungsabläufe zu definieren. Mit Hilfe der Software kann der Cobot auch lernen, indem er bestimmte Aktionen wiederholt und seine Performance über die Zeit hinweg verbessert.

Die Entwicklung und Funktion von Cobots

Eine der Transformationen, die die Ingenieurwissenschaften in den letzten Jahren erlebt haben, ist die Entstehung und Entwicklung von Cobots oder kollaborativen Robotern. Diese spezifische Art von Robotern ist dafür konzipiert, direkt mit Menschen in einem gemeinsamen Arbeitsbereich zu interagieren, was sie von herkömmlichen Industrierobotern unterscheidet.

Cobot Entwicklung: Ein historischer Überblick

Die Geschichte der Cobots ist eng verbunden mit der Entwicklung der Industrierobotik. Als das Konzept der Industrierobotik in den 1960er Jahren aufkam, bestand die Hauptaufgabe darin, schwere, gefährliche oder sich wiederholende Arbeiten in Industrieumgebungen auszuführen. Diese Roboter waren normalerweise groß, teuer, und sie arbeiteten in abgeschlossenen Bereichen, um Unfälle mit menschlichen Arbeitern zu vermeiden. Dies änderte sich mit der Einführung der kollaborativen Roboter.

Die Begriffe wie "Cobot" und "kollaborativer Roboter" wurden erst in den 1990er-Jahren eingeführt. Die Idee dahinter war es, eine neue Art von Robotern zu entwickeln, die anders als herkömmliche Roboter neben Menschen arbeiten und mit ihnen interagieren können. Die ersten Schritte in diese Richtung wurden an der Northwestern-Universität in den USA gemacht, wo die ersten Prototypen von Cobots entstanden.

• 2008: Universal Robots bringt den UR5 auf den Markt, den ersten wirklich kollaborativen Roboter.
• 2012: Rethink Robotics führt Baxter ein, einen zweihändigen Cobot, der speziell für den Einsatz in der Industrie entwickelt wurde.
• 2015: Die ISO-Publikation 15066 bietet erstmals spezifische Sicherheitsrichtlinien für kollaborative Robotersysteme.

Cobots Funktion: Wie funktionieren Cobots?

Um zu verstehen, wie Cobots funktionieren, ist es hilfreich, sich ihre Hauptkomponenten und ihre Interaktion miteinander vor Augen zu führen.

Im Wesentlichen besteht ein Cobot aus drei Hauptkomponenten: dem mechanischen System, auch als Roboterarm bezeichnet, den Sensoren und der Steuerungssoftware.

• Das mechanische System: Sie sind oft kleiner und leichter als traditionelle Industrieroboter, und sie sind für eine Vielzahl von Aufgaben konzipiert. Je nach Ausführung kann der Roboterarm vier, fünf, sechs oder sieben Gelenke haben. Diese Beweglichkeit ermöglicht es den Cobots, komplexe Aufgaben in verschiedenen Branchen auszuführen.
• Die Sensoren: Cobots sind mit einer Vielzahl von Sensoren ausgestattet, die verschiedene Arten von Daten erfassen. Dazu gehört die Wahrnehmung von Gegenständen in der Umgebung, die Messung von Kräften und Drehmomenten, die erzeugt werden, und die Überwachung der eigenen Position und Geschwindigkeit.
• Die Steuerungssoftware: Die Software ermöglicht die Programmierung und Steuerung des Cobots. Mit Hilfe der Software ist es möglich, Bewegungsabläufe zu definieren und zu programmieren, sowie Eingaben von den Sensoren zu verarbeiten und entsprechende Reaktionen auszulösen.

Vorteile und Nachteile von Cobots

Wie jede Technologie, haben auch Cobots ihre Vor- und Nachteile. Die Beurteilung dieser Aspekte kann dazu beitragen, eine fundierte Entscheidung über den Einsatz von Cobots in verschiedenen Bereichen zu treffen.

Cobots Vorteile: Nutzen in der Fertigungstechnik

Cobots bieten eine Reihe von Vorteilen, die sie besonders attraktiv für die Anwendung in der Fertigungstechnik machen. Einige davon sind:

• Sicherheit: Cobots sind speziell dafür entwickelt, sicher mit Menschen zusammenzuarbeiten. Dank ihrer Sensortechnik und der Fähigkeit, bei Kontakt zu stoppen, verringern sie das Risiko von Unfällen und Verletzungen am Arbeitsplatz.
• Flexibilität: Im Gegensatz zu traditionellen Industrierobotern sind Cobots in der Lage, eine Vielzahl von Aufgaben auszuführen. Sie können leicht von einer Aufgabe zur nächsten wechseln, ohne dass ein komplizierter Umrüstungsprozess erforderlich ist.
• Erschwinglichkeit: Cobots sind in der Regel kostengünstiger als herkömmliche Industrieroboter. Darüber hinaus reduzieren sie die Arbeitskosten, da sie rund um die Uhr betrieben werden können und weniger Wartung benötigen.
• Einfache Bedienung: Cobots sind leicht zu programmieren und zu bedienen. Sie benötigen im Allgemeinen keine fortgeschrittenen technischen Fähigkeiten oder umfangreiche Schulungen, was die Eintrittsbarrieren für ihre Nutzung senkt.

Cobots Nachteile: Herausforderungen und Hindernisse

Obwohl Cobots zahlreiche Vorteile bieten, gibt es auch einige Nachteile und Herausforderungen, die berücksichtigt werden müssen:

• Begrenzte Kapazität: Obwohl Cobots sehr flexibel sind, haben sie in Bezug auf Geschwindigkeit und Tragfähigkeit ihre Grenzen. Sie sind im Allgemeinen nicht in der Lage, schwere Lasten zu bewegen oder in sehr hohem Tempo zu arbeiten.
• Abhängigkeit von menschlicher Aufsicht: Cobots sind in der Regel darauf angewiesen, unter menschlicher Aufsicht zu arbeiten. Während sie einige Aufgaben autonom ausführen können, benötigen sie immer noch eine gewisse Überwachung und Eingabe von Menschen.
• Software-Probleme: Wie bei jeder Technologie, können auch bei Cobots Software-Probleme auftreten. Eine fehlerhafte Programmierung oder ein Software-Fehler kann zu unerwarteten Bewegungen oder Ausfällen führen.

Cobots: Bedeutende Aufgaben in der Fertigungstechnik

Cobots spielen eine immer wichtigere Rolle in der Fertigungstechnik durch ihre Fähigkeit, eine breite Palette von Aufgaben auszuführen. Sie bieten ein hohes Maß an Flexibilität und können sich leicht an unterschiedliche Arbeitsumgebungen und Aufgabestellungen anpassen.

Cobots Aufgaben: Wichtige Einsatzbereiche

Kollaborative Roboter, oder Cobots, sind in der Lage, eine Vielzahl von Aufgaben in der Fertigungstechnik zu erfüllen. Ihre Aufgaben reichen von einfachen, manuellen Tätigkeiten wie Pick-and-Place und Verpackung bis hin zu komplexeren Aufgaben wie maschinelles Lernen und Prüfprozessen. Hier sind einige der häufigsten Anwendungsbereiche für Cobots in der Fertigung:

• Montage: Cobots können genutzt werden, um sowohl große als auch kleine Komponenten zusammenzufügen. Durch ihre Präzision und Konsistenz können sie dabei helfen, den Montageprozess zu optimieren und qualitativ hochwertige Ergebnisse zu garantieren.
• Inspektion: Mit speziellen Kamerasystemen ausgestattet, können Cobots für Inspektionsaufgaben verwendet werden. Sie können eine Vielzahl von Tätigkeiten wie optische Prüfung, Oberflächeninspektion und andere Qualitätskontrollverfahren durchführen.
• Materialhandhabung: Eine weitere wichtige Aufgabe von Cobots ist Materialhandling. Sie können beim Beladen und Entladen helfen, Material von einem Ort zum anderen transportieren und sogar beim Sortieren von Teilen auf einem Fließband helfen.
• Verpackung: Cobots, gepaart mit geeigneten Endeffektoren, können objektspezifische Verpackung durchführen. Ihr Einsatz in diesem Bereich kann die Produktivität erhöhen und gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit von Verpackungsfehlern reduzieren.

Cobots Beispiel: Anwendungen zur Lösung komplexer Aufgaben

Cobots sind nicht nur für einfache, sich wiederholende Aufgaben geeignet. Mit geeigneter Programmierung und Ausstattung können sie auch komplexe Aufgaben lösen, die ein hohes Maß an Präzision und Koordination erfordern. Ein Beispiel dafür ist die Anwendung von Cobots in der Medizintechnik.

In diesem Sektor gibt es eine wachsende Nachfrage nach präzisen und zuverlässigen Lösungen für Aufgaben wie die Montage von Kleinteilen, die Herstellung von medizinischen Geräten und sogar chirurgische Eingriffe. Ein Cobot könnte beispielsweise mit einem präzisen Greifer ausgestattet werden, um kleine Bauteile zu platzieren, oder es könnte spezielle Software verwenden, um komplexe Bewegungsabläufe während einer Operation zu steuern.

Zusammenbau von medizinischen Geräten Cobots können genutzt werden, um komplexe medizinische Geräte zu montieren, beispielsweise Infusionssysteme oder Insulinpumpen. Hilfe bei Operationen Cobots sind in der Lage, Chirurgen bei Operationen zu unterstützen, indem sie Instrumente präzise positionieren und kleine, präzise Bewegungen ausführen, die für einen Menschen schwer umsetzbar wären. Herstellung individueller Prothesen Durch die Nutzung von Software zur dreidimensionalen Modellierung könnte ein Cobot genutzt werden, um individuell angepasste Prothesen herzustellen.