Volker Miegel, Robotics Deutschland / ABB Automation & Power World, 7./8. Juni 2011 Mensch-Robter-Kooperation: Die Zukunft der industriellen

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1 Volker Miegel, Robotics Deutschland / ABB Automation & Power World, 7./8. Juni 2011 Mensch-Robter-Kooperation: Die Zukunft der industriellen Montageautomatisierung

2 Industrielle Montage in der Konsumgüterelektronik Ausgangslage und Zielsetzung Produktionsanforderungen Umgang mit ungewissen Losgrößen bestimmt durch Produktakzeptanz am Markt Oft Losgrößen von 100en bis en Stück Häufiger Varianten- und Modellwechsel in der Produktion Umrüstzeit: max. 1h Status heute Flexible Produktion Lean-Production -Zellen, Tische, wenig Fördertechnik Montage fast komplett manuell Einsatz von Werkzeug und Vorrichtungen Roboter nur in vorgelagerten Prozessschritten Lösungsansatz Gemischte manuelle / Robotermontage basierend auf manuellem Linienkonzept Harmloser, versetzbarer Montageroboter Multifunktionaler Greifer Effizientes Programmierkonzept Zu wettbewerbsfähigen Systemkosten 30. Mai 2011 Slide 2

3 Die Entwicklung der Robotersicherheit Evolution der Sicherheitskonzepte Absolute Trennung der Arbeitsbereiche von Werker und Roboter Ohne Sicherheitssteuerung Roboter hinter Schutzzäunen zur Absicherung des gesamten Roboterarbeitsbereichs, begrenzt durch elektromechanische Endschalter Mit Sicherheitssteuerung Sichere Begrenzung des Arbeitsbereichs durch kartesische Zonen Sicherer Stillstand zur Mensch-Roboter-Kooperation an definierten Übergabepunkten Sichere Geschwindigkeitsbegrenzung zur manuellen Führung von Robotern im Automatikbetrieb mittels Hold-to-run Steuerung Automatische Begrenzung von Geschwindigkeit und Arbeitsbereich in Abhängigkeit der Werkerposition Neues Sicherheitsparadigma auf Basis harmloser Mechanik Mensch und Roboter arbeiten mit- und nebeneinander ohne trennende Schutzeinrichtungen durch Begrenzung von Impuls- und Klemmkräften Nahtlose Vereinigung der Arbeitsbereiche von Werker und Roboter 30. Mai 2011 Slide 3

4 Paradigmenwechsel in der Robotersicherheit Harmlose Manipulatoren 30. Mai 2011 Slide 4

5 Evolution der Mensch-Roboter-Kooperation Projekthistorie mit ABB Beteiligung PORTHOS (BMBF): Vermeidung trennender Schutzeinrichtungen ABB Sicherheitssteuerung EPS / SafeMove Sicherheitsoptionen für Standard Industrieroboter SIMERO (BMBF) Dynamisches Sicherheitskonzept auf Basis von sicherer Kameraüberwachung Roboterbasierte Hebehilfe Sichere Handführung eines Industrieroboters als Manipulator SMErobot (EU-FP6) Entwicklungen zur Erleichterung der Mensch-Roboter-Kooperation für kleine und mittelständische Unternehmen ABB Konzeptroboter FRIDA Harmloser Roboterkollege für die Kleinteilmontage 30. Mai 2011 Slide 5

6 Hannovermesse 2011 Konzeptroboter FRIDA 30. Mai 2011 Slide 6

7 FRIDA Konzept zur skalierbaren Automatisierung Friendly Robot for Industrial Dual-arm Assembly Gefährdungsfreier Roboter-Kollege für industrielle Montage Menschenähnliche Arme und Körper mit integrierter IRC5 Steuerung Agilität basierend auf bewährter Robotertechnologie von ABB Ergänzt menschliche Arbeitskraft für skalierbare Automatisierung Zwei gepolsterte Arme sorgen für Sicherheit, Produktivität und Flexibilität Schnelle Inbetriebnahme durch geringes Gesamtgewicht und einfache Befestigung Leichtbau-Multifunktionsgreifer zur flexiblen Materialhandhabung 30. Mai 2011 Slide 7

8 Gefährdungsfreier Roboter-Kollege für industrielle Montage Führend in der Sicherheitskonzeption Harmlos / eigensicher by design Keine Notwendigkeit für Sicherheitsausrüstung Niedrige Massen + geringe Leistung + weiche Oberflächen + Kollisionserkennung Wird alle gängigen Robotersicherheitsstandards erfüllen 30. Mai 2011 Slide 8

9 Menschenähnliche Arme und Körper mit integrierter IRC5 Agilität basierend auf bewährter Robotertechnologie von ABB Menschenähnliche Reichweite Sehr kompakte Lösung Passt ideal in manuelle Montagearbeitsplätze 7 Achsen pro Arm ermöglichen Umorientierungen auf engstem Raum Ellenbogen kann unabhängig von Hand bewegt werden Komponenten können in kompakten Fertigungszellen von verschiedenen Ebenen gegriffen werden Ermöglicht das Arbeiten auf und unter Regalen 30. Mai 2011 Slide 9

10 Zwei gepolsterte Arme sorgen für Sicherheit und Produktivität Ergänzt menschliche Arbeitskraft für skalierbare Automatisierung Der Roboter kann wie eine menschliche Arbeitskraft eingesetzt werden Beide Arme können komplett unabhängig von einander arbeiten Die Arme können für komplexe Montageaufgaben kooperieren Arbeitet sicher neben einem menschlichen Werker Der bestehende Materialfluss bleibt erhalten Roboter können je nach Bedarf flexibel ergänzt werden 30. Mai 2011 Slide 10

11 Schnelle Inbetriebnahme Einfache Befestigung und effiziente Programmierung am PC Roboter kann einfach versetzt werden Produktionslinien können einfach umgestellt werden Geringes Gesamtgewicht des Systems Kein externer Steuerschrank Keine externe Sicherheitstechnik Basierend auf RobotStudio für die graphische Offline- Programmierung in 3D Zykluszeiten können mittels virtueller Steuerung bereits in der Engineeringphase offline simuliert werden 30. Mai 2011 Slide 11

12 Multifunktionsgreifer zur flexiblen Materialhandhabung Konsequenter Leichtbau mit integrierter Kabelführung Sauger Geringst möglicher Einrichtungsaufwand Generische Greiferplattform Fingergeometrie an zu greifendes Objekt angepasst Integrierte Kabelführung Ethernet, Druckluft, 24V-Versorgung Servofinger 30. Mai 2011 Slide 12

13 Ausblick EU-FP7 Projekt ROSETTA Simulativer Sicherheitsnachweis für FRIDA Sichere Kameraüberwachung der Umgebung Menschzentrische Roboterbewegungen Aufgabenbezogene Offline-Programmierung von Montageaufgaben Vernetzte, lernende Montageroboter Semantische Produktions- Wissensbasis im Netzwerk 30. Mai 2011 Slide 13

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