9. April 2021

Ro­bo­ter als Kol­le­gen beim Dra­pie­ren

Mensch und Roboter arbeiten Hand-in-Hand an einem Werkstück.
Mensch und Ro­bo­ter ar­bei­ten Hand-in-Hand an ei­nem Werk­stück.
Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Mensch und Roboter arbeiten Hand-in-Hand an einem Werkstück.

Mitt­ler­wei­le kein Science Fic­ti­on mehr: zwei Ro­bo­ter ar­bei­ten ge­mein­sam und au­to­nom. Im EU-Pro­jekt Dra­pe­Bot geht das DLR ei­nen Schritt wei­ter und möch­te den Men­schen und die Ro­bo­ter Hand-in-Hand an ei­nem Werk­stück ar­bei­ten las­sen.
  • Das vierjährige EU Projekt DrapeBot verschiebt die Grenzen des Möglichen, bei der Verwendung von Robotern in Drapierprozessen.
  • Ziel ist die effektive und sichere Zusammenarbeit von Mensch und Roboter beim Drapieren von komplexen Produkten.
  • Schwerpunkte: Robotik, Industrie

Das Zentrum für Leichtbauproduktionstechnologie in Augsburg ist seit dem Jahresbeginn Teil des EU-Projektes DrapeBot. Das Ziel ist die effektive und sichere Zusammenarbeit von Mensch und Roboter beim Drapieren von komplexen Produkten, die aus Kohlefasertextilien Schicht für Schicht aufgebaut werden. Diese Arbeitsweise kommt mittlerweile in vielen verschiedenen Sektoren in der Industrie zum Einsatz: in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, dem Schiffsbau und in der Produktion von Windkraftanlagen und wird durch die Automatisierung deutlich weniger zeit- und kostenintensiv.

Herausforderungen bei der Handhabung von Textilien

Roboter sind heutzutage nicht mehr aus der Industrie wegzudenken. Über die letzten Jahrzehnte wurden und werden sie sehr erfolgreich unter weitgehend vordefinierten Rahmenbedingungen eingesetzt. Oft geht es dabei um die Handhabung von Halbzeugen und Bauteilen in sich wiederholender Art und Weise wofür sich vor allem starre Bauteile besonders gut eignen. Im Gegensatz dazu stellen Halbzeuge oder Teile aus biegeschlaffen und verformbaren Materialien eine große Herausforderung für industrielle Roboter dar. „Mit Textilien umzugehen ist ein Leichtes für uns Menschen. Gleichzeitig es ist unglaublich schwierig für einen Roboter,” erklärt Sebastian Zambal, Projektmanager bei PROFACTOR. Das EU Projekt DrapeBot verschiebt die Grenzen des Möglichen, was die Verwendung von Robotern in Drapierprozessen betrifft. Faserverstärkte Materialien, wie Karbonfaser,ermöglichen effiziente Leichtbauteile in verschiedenen Bereichen. Da die volle Automatisierung von Drapierprozessen oft mit sehr hohen Investitionen einhergeht, hat die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter in diesem Bereich großes Potential. Die Idee ist, dem Roboter jene Teile der Arbeit zu überlassen, für die er am besten geeignet ist. Der Mensch kann sich mit voller Konzentration und Kompetenz den anspruchsvollen Arbeitsschritten widmen.

Assistenzsystem für manuelle Kleinserienfertigung

Ein wichtiger Aspekt von DrapeBot ist die Entwicklung und Aufbau einer Arbeitsumgebung für flexible, effiziente und vor allem sichere gemeinsame Arbeitsumgebung für Mensch und Roboter. Im Rahmen des Projektes arbeitet das Zentrum für Leichtbauproduktionstechnologie in Augsburg an einer Mensch-Maschine-Kooperationszelle für eine Anwendung aus der modernen Luftfahrt. Dabei wird ein generischer Bauteil aus trockenem Kohlefasergewebe in Originalgröße gefertigt. Die Roboteranlage, bestehend aus zwei Industrierobotern, assistiert dem Werker auf Zuruf oder nach Bedarf. Dabei sollen exemplarisch Aufgaben wie kollaborierender Materialtransport von Zuschnitten bis vier Meter Länge, Vordrapierung, Heften und Fixieren, Qualitätssicherung sowie Dokumentation autonom von den Robotern übernommen werden und intuitiv, Hand in Hand, mit der Tätigkeit des Menschen erfolgen. Der flexible Prozess als Vorteil bietet sich für die zahlreichen Anwendungsszenarien in solchen typischen komplexen Kleinserienprozessen. „Aufbau solcher flexiblen Arbeitszellen, in denen der Werker durch Roboter entlastet wird, könnte die Zukunft von effizienten und smarten Arbeitsplätzen für komplexe Arbeitsvorgänge darstellen“, sagt der DLR Projektleiter Marcin Malecha.

Vertrauen in den Roboter als Kollegen

Eine sehr interessante Forschungsfrage bezieht sich darauf, wie weit der Mensch seinem Roboter-Kollegen vertraut. Dieses Vertrauen zwischen Mensch und Roboter ist genauso wichtig für eine erfolgreiche Zusammenarbeit, wie unter Menschen selbst. Für optimale Ergebnisse ist es notwendig, dass der Mensch den Roboter nicht überschätzt, also nicht einfach nur blind vertraut. Natürlich darf auch das Misstrauen nicht zu groß sein. Beide Extreme wirken sich negativ auf die Zusammenarbeit aus. DrapeBot zielt darauf ab, Vertrauen messbar zu machen und damit stärken und schwächen der Mensch-Roboter Zusammenarbeit zu untersuchen.

Gebündelte Kompetenz in Augsburg

Neben der Abele Ingenieure GmbH vertritt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt den High-Tech Standort Augsburg im EU-weiten Projekt. Das Zentrum für Leichtbauproduktionstechnologie verfügt über weitreichende Erfahrung in Automatisierungslösungen für komplexe Fertigungsprozesse in der Luftfahrt und stellt neben dem Knowhow auch Forschungsanlagen und ein realitätsnahes Anwendungsszenario für Mensch-Maschine-Kooperation zur Verfügung.

Konsortium

An diesem EU-Projekt sind insgesamt neun Firmen und Forschungsinstitutionen beteiligt. PROFACTOR koordiniert das Projekt und trägt inhaltlich mit der Entwicklung von optischen Sensorsystemen bei. Die Universität von Padua, IT+Robotics und CNR arbeiten an Sensorik, der Planung von Roboterpfaden und der Bewegungsausführung. Abele trägt Know-How zum Design von speziellen Greifern bei. DLR, BaltiCo und Dallara steuern Anwendungsfälle aus der Luft- und Raumfahrt, dem Schiffsbau und der Automobilproduktion bei. Die Aalborg Universität behandelt Fragen zum Vertrauen zwischen Mensch und Roboter.

Kontakt
  • Miriam Poetter
    Kom­mu­ni­ka­ti­on Ober­pfaf­fen­ho­fen, Augs­burg, Weil­heim
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

    Po­li­tik­be­zie­hun­gen und Kom­mu­ni­ka­ti­on
    Telefon: +49 8153 28-2297
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    Münchener Straße 20
    82234 Weßling
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  • Dr. Marcin Malecha
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    Zen­trum für Leicht­bau­pro­duk­ti­ons­tech­no­lo­gie (ZLP)
    Am Technologiezentrum 4
    86159 Augsburg
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