Was verbirgt sich hinter dem Begriff «Mensch-Roboter-Kooperation »?

Unsere Hochschule forscht seit mehr als 10 Jahren an diesem Thema. Im Gegensatz zur reinen Industrierobotik, die den Menschen weitgehend ausschliesst, arbeitet man bei der Mensch-Roboter-Kooperation direkt und physikalisch mit dem Roboter zusammen und der Mensch bewegt sich frei in dessen Arbeitsraum. Dabei werden die Kraft und Präzision des Roboters optimal mit den kognitiven Fähigkeiten und der Flexibilität des Menschen kombiniert.

Was haben Unternehmen davon, wenn sie auf ein Miteinander von Mensch und Roboter bauen?

In der Wirtschaft geht der Trend in Richtung individuelle Fertigung. Die Kunden kommen mit völlig unterschiedlichen Produktanforderungen. In solchen Fällen muss man als Unternehmen flexibel reagieren können, was mit einer starren, auf Vollautomatisierung ausgelegten Industrieroboter- Lösung kaum möglich ist.

Wo liegen die grössten Herausforderungen für kleinere Betriebe?

Natürlich muss ein Roboter für ein Zusammenspiel mit dem Menschen anders ausgestattet sein als sein Kollege in der industriellen Grossserienproduktion. Das beginnt schon bei der Sensorik für Benutzereingaben und zur Erfassung der Umgebung. Zudem muss die Antriebsmechanik auf menschliche Bewegungsabläufe abgestimmt sein, beispielsweise bei der Geschwindigkeit.

Wie sicher ist der Einsatz von Robotern in unmittelbarer Nähe von Mitarbeitern aus Fleisch und Blut?

Höchste Sicherheitsstandards sind bei unseren Konzepten obligatorisch. Dazu zählt die lückenlose Überwachung aller Bewegungen von Mensch und Roboter im Raum. Droht dennoch eine Kollision, wird der Roboter sofort abgestellt. Zurzeit wird das im Wesentlichen noch vom Menschen selbst gesteuert. Wir sind jedoch dabei, Sensorsysteme zu entwickeln, welche zuverlässig eine drohende Kollision detektieren können, beispielsweise optisch oder über die Erfassung der Körperwärme eines Menschen in der Nähe des Roboterarms.

Trotzdem stösst die Mensch- Roboter-Kooperation in vielen Unternehmen noch auf Akzeptanzprobleme.

Die Akzeptanz hängt zweifellos vom Nutzen für den Anwender ab. Heute müssen konventionelle Industrieroboter für jede Aufgabe aufwändig neu programmiert werden. Hat man häufig wechselnde Aufgaben, wie in kleineren und mittleren Betrieben üblich, so sinkt dadurch die Produktivität. Unternehmen sind jedoch an der Robotertechnik nur als Hilfsmittel zur Produktion interessiert, da sind teure Programmierexperten und lange Einrichtzeiten die grössten Hindernisse für den Robotereinsatz. Hier kommt der grosse Nutzen der Mensch-Roboter-Kooperation zum Tragen: Zur Steuerung eines solchen Systems muss man absolut nichts über dessen Programmierung wissen, sondern der Bediener nutzt seine natürlichen Sinne wie Fühlen, Hören und Sprechen und die Gestik.

Wo sehen Sie die vielversprechendsten Einsatzszenarien?

Ich sehe viele mögliche Aufgaben für die Mensch-Roboter-Kooperation, etwa beim Montieren schwerer Werkstücke. Man spricht hier von der «vorrichtungslosen Montage». Der Roboter ersetzt also die Haltevorrichtung oder den Kran. Ein weiteres Szenario ist der Einsatz als eine Art dritte Hand. Oder man überträgt dem Roboter eine bestimmte Arbeit, korrigiert ihn ein- oder zweimal, und später kann er diesen Schritt selbst durchführen. Ich vergleiche das gern mit dem Verhältnis zwischen Meister und Lehrling.

Was kostet derzeit ein einfaches Mensch-Roboter- Kooperationssystem?

In der Grundkonfiguration und je nach Robotergrösse etwa 80 000 bis 150 000 Euro. Für kleinere Unternehmen sind solche Beträge natürlich eine ziemliche Hürde. Um die Wirtschaftlichkeit zu sichern, muss so ein System gut ausgelastet sein. Wir wollen aber in Zukunft auch Roboterkomponenten entwickeln, die mit einfacher Kinematik ab 5000 Euro angeboten werden können.

Auch das von Ihrem Institut koordinierte europäische Forschungsprojekt «Robo-Mate» gewährt einen spannenden Blick in die Zukunft.

Mit «Robo-Mate» gehen wir einen bedeutenden Schritt weiter: Mensch und Roboter bilden dort nicht nur ein Team, welches nebeneinander arbeitet, sondern eine Einheit. Kern des Systems ist eine Art intelligentes Stützkorsett, das am Oberkörper befestigt wird und eine wertvolle Hilfe bei schweren körperlichen Tätigkeiten darstellt. Die Steuerung erfolgt mittels natürlicher Sinne und Bewegungen, sodass beim Anwender keinerlei Vorkenntnisse erforderlich sind. «Robo-Mate » soll nicht nur dafür sorgen, dass im industriellen Umfeld manuelle Produktionsabläufe effizienter gestaltet werden können, sondern auch helfen, gesundheitliche Langzeitschäden zu vermeiden, die in Europa heute volkswirtschaftliche Kosten in dreistelliger Milliardenhöhe verursachen.