Kollaborative Roboter Nimmermüder Helfer

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Immer gleiche manuelle Abläufe sind für Menschen oft ermüdend. Für solche monotonen Prozessabläufe eignet sich der Einsatz von kollaborativen Robotern. Sie lassen sich durch zuvor geschulte Mitarbeiter implementieren und direkt in bestehende Prozesse einsetzen.

Kollaborative Roboter, kurz Cobots, haben die Hemmschwelle für eine Automatisierung manueller Abläufe drastisch gesenkt, da derartige Robotertechnologien wesentlich leichter zugänglich sind. Ihre vielseitigen Funktionen und Fähigkeiten erlauben es, sie für mehrere Anwendungen einzusetzen und sie zu unterschiedlichen Tageszeiten im Betrieb zu bewegen. Zudem treiben Cobots den Übergang zur Industrie 5.0 weiter voran. Hersteller benötigen nicht länger einen externen Roboterexperten mit Top-Programmierkenntnissen oder einen Spezialisten, der seit vielen Jahren in der Branche tätig ist: Viele Cobot-Anwendungen lassen sich durch zuvor geschulte eigene Mitarbeiter implementieren.

Auch in der Medtech-Industrie kommen Cobots vermehrt zum Einsatz. Denn dort werden viele kleine und empfindliche Teilkomponenten hergestellt, deren Handling und Qualität für eine lange Lebensdauer der Geräte entscheidend ist. Sind diese Teile beschädigt oder werden sie unsachgemäß eingebaut, kann das zu schwerwiegenden Problemen führen. Roboter können dazu beitragen, eine sehr stabile und verlässliche Lösung für das Handling und den Transport empfindlicher Teile mit integrierter Bildverarbeitung, Sensoren und anderen zusätzlichen Werkzeugen zu schaffen.

Cobots helfen bei der UDI-Kennzeichnung

Die Anforderungen der medizinischen Industrie an eine eindeutige Gerätekennzeichnung (UDI) haben dazu geführt, dass die Nachfrage nach Lösungen zur Teilekennzeichnung signifikant gestiegen ist. Eine Option zur Kennzeichnung ist die Lasermarkierung. Traditionell und manuell würde ein Mitarbeiter die Teile hierbei einzeln in die Markierungsmaschine legen, warten, bis der Markierungsvorgang abgeschlossen ist, und die Teile dann herausnehmen. Da Aufgaben wie diese aber keine besonderen Fähigkeiten erfordern, bieten Cobots eine Alternative.

Wird ein Cobot an einen Lasermarkierer herangefahren, sucht der Roboter nach einem Orientierungs- oder Referenzpunkt. Dadurch erhält der Cobot ein Verständnis des 3D-Raums. Den Status erkennt der Roboter anhand des Bildschirms des Lasermarkierers oder der Kontrollleuchten. Ist die Maschine bereit, öffnet der Cobot die Tür des Lasermarkierers, um die Komponenten einzufügen und die visuellen Hinweise des Bedieners zu überwachen. Ist der Vorgang abgeschlossen, öffnet der Cobot abermals die Tür, nimmt die Bauteile heraus und legt sie auf dem Gestell ab. Die Arbeitsweise des Roboters ähnelt der des menschlichen Bedieners, da er die visuellen Hinweise zum Öffnen von Türen und Drücken von Tasten versteht.

Sichtkontrolle automatisieren, aufzeichnen und speichern

Eine sich immer wiederholende und banal erscheinende, aber dennoch sehr wichtige Aufgabe bei der Herstellung medizinischer Geräte ist die Teileprüfung. Für menschliche Arbeitskräfte kann es sehr schwierig sein, sich stundenlang auf ein und dasselbe Teil konzentrieren und dabei immer wieder Kratzer oder andere Fehler finden zu müssen. Doch das ist für eine präzise und verlässliche Herstellung essenziell. Oft lassen Medtech-Unternehmen ein und dasselbe Teil deshalb mehrfach und von verschiedenen Mitarbeitern prüfen, um sicherzustellen, dass auch wirklich alle Fehler und Ungenauigkeiten erfasst werden.

Cobots lassen sich auf verschiedene Weise für derartige Prüfaufgaben einsetzen. Zum einen kann die im Roboter integrierte Kamera oder die Kamera eines Drittanbieters am Roboterarm verwendet werden, um Teile aus verschiedenen Blickwinkeln und bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen zu betrachten. Alternativ kann ein Cobot das Teil aufnehmen, es vor eine fest installierte Kamera halten und bewegen, um so nach Fehlern zu suchen. Im Gegensatz zu menschlichen Mitarbeitern kann sich ein Cobot viele Stunden lang, immer gleich schnell und gleich gut auf ein und dieselbe Aufgabe konzentrieren.

In der Vergangenheit wurden Qualitätskontrollen stets manuell von Menschen durchgeführt. Maschinelle Bildverarbeitung ermöglicht es heute, Teile der Sichtprüfung zu automatisieren. Durch derartige Technologien können Hersteller Aufzeichnungen und Bilder von jedem geprüften Teil festhalten und speichern.

Integrierte Bildverarbeitungsfunktionen ermöglichen es Cobots, ähnlich zu agieren wie ein versierter Facharbeiter, allerdings mit einem höheren Grad an Wiederholbarkeit. Ein Cobot folgt einer sehr präzisen Abfolge. Bei jeder Anwendung werden Tausende von Datenpunkten entlang der Kante eines Bauteils gemessen. Diese Genauigkeit wäre ohne die Wiederholbarkeit und Bewegungsfähigkeiten eines Roboters kaum zu bewerkstelligen.

Soll ein Ablage-Tray mit Produkten geprüft werden, benötigen Hersteller entweder mehrere Kameras oder eine Kamera mit sehr hoher Auflösung. Setzen sie stattdessen auf Cobots, können sie jede einzelne Komponente auf der Ablage genau in Augenschein nehmen, um so detaillierte Informationen zu erhalten und beurteilen zu können, ob ein Teil beanstandungsfrei ist oder nicht. So können die Cobots auch die Kosten, die mit einer unsachgemäßen Qualitätsprüfung verbunden wären, senken.

Teams entlasten und Mitarbeiter effektiv einsetzen

Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz autonomer mobiler Roboter (AMR). Diese selbstfahrenden mobilen Roboter können Rohmaterial vom Lager zur Produktionslinie bringen, Teile zwischen Arbeitszellen bewegen und fertige Produkte zu den Verpackungs- und Etikettierbereichen liefern. Da sie über eine interne Karte der Produktionsanlage verfügen, müssen sie sich nicht an eine vorgegebene Route halten. Stattdessen können sie sich eigenständig zu einem bestimmten Ort lotsen, um zeitkritische Transporte zu erledigen. AMRs gibt es in verschiedenen Größe und für unterschiedliche Nutzlasten. Sie gelten als kollaborativ, weil sie gemeinsam mit Menschen und um Menschen herum arbeiten und keine speziellen Fahrspuren benötigen.

Cobots ermöglichen es, die Mitarbeiterzahl in kleinen Arbeitsbereichen zu reduzieren. Übernimmt ein Cobot einfache Aufgaben, können Hersteller ihr Team entlasten. So können sich Mitarbeiter auf wichtigere Aufgaben konzentrieren, die besondere Fähigkeiten und menschliches Eingreifen erfordern.

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