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„Soft Robotics“ – Leichtbauroboter im Montage-Einsatz

Wenn bei Mercedes-Benz in Zukunft die Mitarbeiter mit Hilfe von Robotern der Kuka AG ihre Autos fertigen, steckt dahinter auch Leichtbauroboter-Technologie des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR): Schon von 2005 bis 2010 bewies der vom DLR-Robotik- und Mechatronik-Zentrum entwickelte Roboterarm ROKVISS seine Feinfühligkeit im Weltall. Vor allem leicht sollte der Roboterarm sein und auf die ungewohnte Umgebung flexibel und feinfühlig reagieren können. Diese Eigenschaften und die damit verbundenen Prinzipien sollen von nun an bei der Produktion und bei Schraubprozessen in den Fahrzeugen die Arbeiter unterstützen.

Leichtbauroboter im Montage-Einsatz
Teamwork mit dem Leichtbauroboter. Die Leichtbauroboter des DLR reagieren flexibel und nehmen über Sensoren ihre Umgebung wahr. So entsteht die Möglichkeit, dass Mensch und Roboter eng miteinander zusammenarbeiten, ohne dass vom Roboter eine Gefährdung ausgeht.
Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

Nachgiebig und sensibel

„Soft Robotics“ – so nennen die DLR-Wissenschaftler das Prinzip, nach dem ihre Roboter funktionieren: „Sie folgen nicht stur einer vorgegebenen Bahn, sondern sind nachgiebig, nehmen über Sensoren ihre Umgebung wahr und reagieren darauf“, erläutert Institutsleiter Dr. Alin Albu-Schäffer. Damit entsteht die Möglichkeit, dass Mensch und Roboter eng miteinander zusammenarbeiten, ohne dass vom Roboter eine Gefährdung ausgeht. In den Laboren in Oberpfaffenhofen beweist beispielsweise Roboter Justin sein Gespür: Seine beiden Leichtbau-Roboterarme verbergen in ihrem Inneren dieselbe Technologie, wie sie in der Autoproduktion zum Einsatz kommen werden. Über Sensoren nehmen sie jede Berührung durch den Menschen war und lassen sich von diesem ohne Anstrengung und geschmeidig dirigieren. Treffen sie unvermutet auf ein Hindernis, stoppt sofort die Bewegung und die Arme werden nachgiebig – und sind unverzüglich ungefährlich für die Umgebung. Mensch und Roboter können so Hand in Hand arbeiten.

Von der Gehmaschine bis zum Operationsassistenten

SpaceJustin: Leichtbauroboter im Montage-Einsatz
SpaceJustin. Dank Telepräsenztechnologie kann die Inspektion, Wartung und Reparatur von gefährlichen oder schwer zugänglichen Industrieanlagen aus sicherer Entfernung durchgeführt werden. Eine transparente Übertragung von Informationen für die Sinne Sehen, Hören und Fühlen erlaubt es dem Menschen, einen Roboter wie „SpaceJustin“ aus der Ferne zu steuern – als wäre er selbst vor Ort.
Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

Auch bei einer anderen Entwicklung kommt der DLR-Leichtbauroboter zum Einsatz: Die zweibeinige Gehmaschine Torro führt ihre ersten Schritte auf Beinen durch, die modifizierte Leichtbauroboter-Gelenke enthalten. Dabei kann sie mit ihren humanoiden Beinen auch flexibel auf Einflüsse wie zum Beispiel abrupte Stöße reagieren und diese abfangen. Mit dem Konzept der „Soft Robotics“ werden in Zukunft auch Chirurgen arbeiten: Bei MiroSurge bedient der Arzt während der Operation über eine Fernsteuerung die OP-Werkzeuge, und Roboterarme führen diese Kommandos präzise aus. Über die Sensoren in den Roboterarmen erhält der Chirurg kontinuierlich Rückmeldungen über die Kräfte, die von den robotischen Helfern ausgeübt werden. Auch im Weltall soll der Leichtbauroboter wieder aktiv werden. In dem Projekt DEOS testen die Wissenschaftler einen Roboterarm, der defekte Satelliten wieder einfangen und reparieren kann.

Unterstützung für den Menschen

Leichtbauroboter im Montage-Einsatz
DLR-Leichtbauroboter MIRO. Der DLR-Leichtbauroboter MIRO wurde speziell für unterschiedliche Aufgabenstellungen entworfen. Sein geringes Gewicht und die kompakten Abmessungen ermöglichen die Nutzung auch bei eingeschränkten Platzverhältnissen im Operationssaal.
Quelle: DLR (CC-BY 3.0)

„Es ist bei allen Aufgaben für den Leichtbauroboter des DLR wichtig, dass er auf seine Umgebung reagieren kann“, betont Albu-Schäffer. So müsse der Roboter in der Montage beispielsweise komplexe Aufgaben übernehmen, sich in einer ungewohnten Umgebung zurechtfinden und auf die Bedienkommandos des Arbeiters sicher reagieren können. Nach dem Technologietransfer zum Roboter- und Anlagenbauer Kuka AG arbeitet das DLR weiterhin auch mit der Daimler AG zusammen, um die Mensch-Roboter-Kollaboration mit größtmöglicher Sicherheit durchführen zu können. „Durch die Leichtbauroboter können Arbeiter auch bei Tätigkeiten unterstützt werden, die bisher nicht automatisiert durchgeführt werden konnten.“ Bei Daimler soll der Greifarm eines Leichtbauroboters den Mitarbeitern unterstützen und zum Beispiel anstrengende Arbeitsschritte wie Über-Kopf-Tätigkeiten übernehmen. Erste Tests haben die Leichtbauroboter bereits bestanden: Seit 2009 unterstützten die Kuka-Roboter in einem Pilotversuch bei der Montage von mehr als 500 000 Hinterachsgetrieben.

Quelle: DLR

Christoph Schroeder

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