Norbert Steinkemper

Innovativer mobiler Großroboter für die Pionierforschung

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Ein hochflexibles Industrierobotersystem eröffnet neue Möglichkeiten für die Montage der Zukunft am WZL der RWTH Aachen. Broetje-Automation hat das große mobile Robotersystem jetzt an das WZL in Aachen geliefert.

Ermöglichung von linienlosen mobilen Montagesystemen

Aufgrund der sich verändernden Bedingungen in produzierenden Unternehmen, wie z.B. die zunehmende Produkt- und Variantenvielfalt, der Fachkräftemangel und unsichere Lieferketten, besteht ein wachsender Bedarf an flexiblen Montagesystemen. Der Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement treibt die Forschung auf dem Gebiet der linienlosen mobilen Montagesysteme (LMAS) aktiv voran. LMAS zeichnet sich dadurch aus, dass die räumlich und zeitlich starre Verkettung einzelner Montagesysteme aufgegeben wird, was eine (Teil-)Mobilisierung von Produktionsressourcen auf einer Produktionsfläche nach dem Clean-Floor-Ansatz ermöglicht. Bei LMAS spielen autonome mobile Roboter (AMR) und autonome mobile Manipulatoren (AMM) eine entscheidende Rolle, indem sie Transportaufgaben übernehmen und im Falle von AMM sogar verschiedene Montageschritte durchführen. Der innovative mobile Großroboter des WZL ermöglicht die flexible Manipulation schwerer Nutzlasten und birgt das Potenzial, die Produktivität produzierender Unternehmen trotz wechselnder Bedingungen zu steigern.

Mobiler Schwerlast-Manipulator

Eine bisherige Einschränkung der am Boden verankerten Industrieroboter liegt in ihrem begrenzten Arbeitsraum. Im Gegensatz dazu bieten mobile Manipulatoren einen räumlich unbegrenzten Arbeitsraum. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, den Roboter flexibel zwischen assembly stations zu bewegen. Diese Fähigkeit ist vor allem für eine vorausschauende Produktion von Bedeutung, da die Ressourcen strategischer auf Basis der aktuellen Auslastung eingesetzt werden können. Die deutlich höhere Flexibilität mobiler Manipulatoren im Vergleich zu konventionellen Robotern erweitert die Anwendungsbereiche erheblich und setzt an den Grenzen starrer Automatisierungslösungen an. Mobile Schwerlastmanipulatoren bieten das Potenzial, die Flexibilität in Montagesystemen zu erhöhen und stellen damit eine vielversprechende Komponente für die Montage der Zukunft dar. Mobile Schwerlastmanipulatoren bieten das Potenzial, die Flexibilität von Montagesystemen zu erhöhen, und stellen damit eine vielversprechende Komponente für die Montage der Zukunft dar.

Offene und flexible Architektur

Der große mobile Roboter wurde von der Broetje-Automation GmbH hergestellt. Mit seinem Manipulator, einem Comau NJ-165-3.0, kann er Nutzlasten von bis zu 150 kg bewegen. Dies dürfte die flexible Automatisierung von Montageanlagen erleichtern, insbesondere dort, wo mobile Cobots (mit ca. 8 kg Traglast) an ihre Grenzen stoßen. Dank umfangreicher und modernster Sensorik kann der Großroboter seine Umgebung wahrnehmen und autonom agieren. Durch die zukünftige Einbindung in das bestehende 5G-Campusnetz des 5G Industry Campus Europe wird der Großroboter in der Lage sein, drahtlos und in Echtzeit mit anderen Robotern und Fabrik-Cloud-Systemen zu kommunizieren. Das in den mobilen Großroboter eingebettete hybride Siemens-Steuerungssystem ermöglicht die Steuerung über ein Echtzeit-Linux-Betriebssystem. Die präzisen Antriebsmöglichkeiten und die hohe Flexibilität dieser Plattform ermöglichen eine effiziente handling von schweren Nutzlasten und gleichzeitig die Implementierung flexibler Montagesysteme für ein erweitertes Spektrum von Lasten.

Mit diesem bahnbrechenden Großroboter will der Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement insbesondere auf dem Gebiet der ganzheitlichen Bewegungsplanung forschen. Dabei geht es um die Ausführung einer simultanen Bewegung des Manipulators mit der Basis, was in der Industrie bisher nicht möglich war. Durch die ganzheitliche Bewegungsplanung können mobile Manipulatoren in Zukunft mit 25% schnelleren Ausführungszeiten eingesetzt werden. Die von der Broetje-Automation GmbH bereitgestellte modulare Software auf Basis des Robot Operating System 2 (ROS2) ermöglicht es den Forschern am WZL, die Funktionalitäten des Großroboters zu nutzen und neue Algorithmen zu entwickeln. Dies eröffnet vielfältige Möglichkeiten für innovative Ansätze in der Robotik- und Montageforschung und fördert so den Fortschritt in der Produktionstechnik.