EU Projekt FourByThree
Auf dem Weg zu eigensicheren Robotern

José de Gea Fernández und Marc Ronthaler

Seit einiger Zeit ist zu beobachten, dass Eigenschaften von Haushalts- oder Servicerobotern in Produktionsumgebungen Einzug halten, wo sie Kooperation ermöglichen und damit die Voraussetzung für einen von Mensch und Maschine gemeinsam genutzten Arbeitsraum schaffen. Dieser Beitrag stellt einige der bereits kommerziell erhältlichen Systeme vor, untersucht die technologischen Voraussetzungen, die über die letzten Jahre am DFKI Robotics Innovation Center auf diesem Gebiet entwickelt wurden und gibt einen Ausblick anhand der aktuellen Entwicklungen im EU Projekt FourByThree.

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Robotik als Schlüsselkomponente für die Logistik 4.0
Flexible Robotersysteme für dynamische Logistikprozesse

Hendrik Thamer, Florian Loibl, Claudio Uriarte und Michael Freitag,

Im Gegensatz zum Einsatz von Robotern in standardisierten Produktionsprozessen müssen Roboter innerhalb von dynamischen Logistikprozessen flexibel und anpassungsfähig gegenüber variablen Umgebungsbedingungen und nicht standardisierten Gütern sein. Durch die Fortschritte im Bereich der künstlichen Intelligenz und die Vernetzung durch Industrie 4.0 werden Roboter in Zukunft auch komplexe Aufgabenstellungen in der Logistik zuverlässig ausführen können. Eine entscheidende Komponente eines Robotersystems stellt die Interpretation der Arbeitsumgebung mithilfe von multi-modalen Sensorsystemen dar. Der Beitrag beschreibt Anwendungen für Robotersysteme in der Logistik und stellt im Rahmen der Depalettierung ein Beispiel der Interpretation von multi-modalen Sensordaten vor.

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Success Story

MES Einführung im Kontext von Industrie 4.0
Die Schwan-STABILO Cosmetics GmbH & Co. KG setzt auf gfos.MES

Wer heute im Rahmen einer MES-Einführung eine Konzeption durchführt, kommt nicht darum herum, auch über das omnipräsente Thema Industrie 4.0 zu diskutieren. Ein viel diskutierter Aspekt von Industrie 4.0 ist, alle Informationen der modernen Produktion in einer Art Netzwerk verfügbar zu machen. Die Kernkompetenz eines Manufacturing Execution System (MES) besteht schon lange darin, die vielen, in einer Produktion anfallenden, Informationen zu sortieren, zu gruppieren, zu kanalisieren und schließlich für den Endnutzer aufzubereiten – ein MES schafft Transparenz.

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Technologien für flexible Robotersysteme
Wirtschaftliche Automatisierungslösungen (nicht nur) für kleine und mittlere Produktionsgrößen

Björn Kahl, Tim Bodenmüller und Alexander Kuss

Automatisierung mit Industrierobotern ist bisher vor allem für die Großserienproduktion attraktiv. Für Unternehmen mit kleineren Produktionsgrößen bis hin zur Einzelstückfertigung sind die verfügbaren Automatisierungslösungen oft nicht rentabel, da die Anschaffung teuer, die Lösung unflexibel und eine Umrüstung zeitaufwendig sein kann. Im EU-geförderten Projekt SMErobotics entwickelt deshalb ein Konsortium aus Forschungs- und Industriepartnern eine neue Generation von vielseitigen, einfach und schnell anpassbaren Robotersystemen, die auch in kleineren Unternehmen kosteneffektiv den Durchsatz und die Qualität steigern können. Unter Einbindung von Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK), einfacher Programmierung, intelligenter Fehlerbehandlung und anderen typischen Schlüsseltechnologien der Industrie 4.0 soll eine moderne robotergestützte Industrieautomatisierung mit flexibler, kundenorientierter Produktionsweise entstehen. Der Beitrag zeigt die aktuellen Ergebnisse des Projekts am Beispiel einer Schweiß- und einer Montageanwendung auf.

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online EXKLUSIV

Maschinenbelegungsplanung in mehrstufigen entkoppelten Produktionssystemen

Holm Fischäder, Richard Göhler und Gerfried M. Schneider

In diesem Beitrag werden die theoretischen Grundlagen der Maschinenbelegungsplanung für mehrstufige Produktionsumgebungen erörtert und davon ausgehend Lösungsverfahren für Belegungsprobleme unter praxisrelevanten Problemstellungen entwickelt. In der Printausgabe von productivITy (Ausgabe 2-17) wurde eine Kurzfassung dieses Beitrages veröffentlicht. In der hier vorgelegten Online-Fassung werden die Abbildung praxistypischer Rahmenbedingungen für die Maschinenbelegungsplanung sowie die Bewertung alternativer Belegungsplänen ausführlicher beschrieben.

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Robotik-Einsatz in Logistikunternehmen
Kernarbeitsprozesse, Weiterbildungsmodule und Lessons Learned

Frank Molzow-Voit, Florian Plönnigs, ITB, Universität Bremen und Moritz Quandt

Aufgrund des steigenden Einsatzes von Robotiklösungen in Logistikunternehmen wächst der Bedarf an qualifizierten Fachkräften. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) nutzen die Potenziale von individualisierten Robotiklösungen bisher nur in sehr geringem Maße. Daher wurde eine zielgruppenspezifische Weiterbildung für Robotik in der Logistik entwickelt, die sich insbesondere an KMU richtet. Durch den modularen Aufbau der Qualifizierungsmaßnahme konnten die einzelnen Weiterbildungsmodule an den Kernarbeitsprozessen beruflicher Facharbeit ausgerichtet werden. Aus der berufswissenschaftlichen Erhebung in verschiedenen Logistikunternehmen sowie der Durchführung der Weiterbildungsmodule konnten wichtige Erfahrungen gesammelt werden, die in Lessons Learned zusammengefasst wurden.

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Rekonfigurierbare Datenflussarchitekturen in der Robotik
Zukünftige robotische Systeme benötigen dezentrale und verteilte Rechenarchitekturen für Intelligenz und Autonomie

Hendrik Wöhrle und Frank Kirchner

Intelligente und autonome Roboter sind für die Entwicklung der Industrie 4.0 von essentieller Bedeutung. Sie werden als direkte Interaktionspartner gemeinsam mit dem Mensch Aufgaben lösen und Arbeiten verrichten, die wesentlich komplexer als die heutigen Aufgaben typischer Industrieroboter sind. Dabei müssen sie sich in einer unübersichtlichen und unvorhersehbaren Umwelt zurechtfinden und auf Ereignisse sofort reagieren können. Um diese Umwelt erfassen zu können und Handlungen zu planen, ist die Echtzeitverarbeitung komplexer Sensorinformationen notwendig. Herkömmliche Rechnerarchitekturen stellen sich hierbei als unzureichend heraus. Daher werden am DFKI RIC Hardware-Beschleuniger für die Robotik auf Basis des Datenflussparadigmas entwickelt.

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Automatische Entladung von Stückgütern durch ein kognitives Robotersystem

Bernd Scholz-Reiter, Alice Kirchheim, Matthias Burwinkel, Wolfgang Echelmeyer, Moritz Rohde und Kolja Schmidt

Die automatische Entladung von Massenstückgütern und deren automatisierte Überführung in die logistischen Systeme ist eine große technische Herausforderung. Bisherige Forschungsarbeiten sind in der Lage eine Lage- und Positionsbestimmung von kubischen Stückgütern durchzuführen und die Stückgüter mit einer angepassten Handhabung aus dem Ladungsträger zu entnehmen. Der Einsatz hat gezeigt, dass unterschiedliche Umgebungen, sich ändernde Stückgüter und deren Zustand die Weiterentwicklung zu einem anpassungsfähigen technischen System erfordern. Innerhalb des Beitrags stellen wir daher ein Konzept zur Lösung dieser Herausforderung vor, indem kognitive Methoden und Technologien in die Teilsysteme Objekterkennung, Robotersteuerung und Handhabung zu integrieren und zu einem Gesamtsystem zusammenzufügen.

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Autonome Roboter mit Lernalgorithmus
Eine Grauzone in Haftungsfragen?

Michael Decker

Roboter sollen möglichst flexibel in unterschiedlichen Handlungsumgebungen und -zusammenhängen agieren können. Um das zu realisieren, werden Lernalgorithmen entwickelt, die ein Lernen nach dem Vorbild der Natur ermöglichen. Wenn eine so lernende Maschine einen Schaden verursacht, stellt sich die Frage, wer diesen verantwortet. Es kann eine Grauzone zwischen Produkt- und Halterhaftung entstehen. Ausgehend von Ersetzbarkeitskriterien wird ein konkreter Vorschlag unterbreitet, wie man mit dieser Grauzone umgehen könnte.

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RoboScan’14
Neueste Erkenntnisse der Onlinestudie zum Markt der Robotik-Logistik

Ann-Kathrin Rohde und Michael Freitag

Um Lösungen passgenau für die Herausforderungen in der Logistik zu entwickeln, ist es notwendig, den aktuellen Status sowie Zukunftstrends des Marktes zu kennen. Das BIBA führt seit 2007 eine Studienreihe durch, die aktuell im Zweijahresrhythmus erscheint und den Status Quo des Einsatzes von Robotik in der Logistik ermittelt. In diesem Jahr hat das BIBA die Studie RoboScan’14 mit dem Schwerpunktthema „Mensch-Maschine-Interaktion“ durchgeführt. In diesem Beitrag werden die Hauptaussagen der Studie präsentiert und Ergebnissen aus den Vorjahren gegenübergestellt.

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Entwicklungstendenzen in der Robotik

Heinz Wörn

Generell werden unter dem Begriff Robotik in mehreren Achsen bewegliche und frei programmierbare Geräte verstanden, welche mit Werkzeugen und Sensoren ausgerüstet sind und die Aufgaben in der Produktion und im Service durchführen. Während Industrieroboter heute als Standardbausteine zur Automatisierung in vielen Produktionsbereichen eingesetzt werden und eine große wirtschaftliche Bedeutung haben, stehen die Serviceroboter noch am Anfang ihrer Markteinführung und verkörpern zukünftige Chancen.

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