True Cobotis – Einblick in ein Schweizer Innovationsprojekt
In einem Innovationsprojekt von Swiss Smart Factory und weiteren Partnern entwickelte mimacom Cobots für verschiedene Anwendungsfälle. Cobots sind Roboter, die mit Menschen kollaborieren. Möglich ist dies dank einem System aus künstlicher Intelligenz, digitaler Prozesssteuerung, kollaborativer Robotersteuerung, automatischem Lernen und visueller Führung.
Cobotic-Markt im Aufschwung
Cobots erleben zurzeit vor allem in Unternehmen aus der Fertigungsindustrie, die sich traditionellere Formen der Automatisierung nur schwer leisten können, ein stark wachsendes Interesse. Einer Studie von ABI Research vom Mai 2021 zufolge erfährt der Cobotics-Markt ein jährliches Wachstum von 32,5 Prozent. Laut dem World Robotics Report 2020 der International Federation of Robotics IFR waren im Jahr 2019 weltweit rund 20'000 Cobots im Einsatz. Dies entspricht einem Anteil 4.8 Prozent von insgesamt 373’000 installierten Industrieroboter. Diese Zahlen zeigen, dass Cobots innovatien Unternehmen mittelfristig Chancen bieten, eine Vorreiterrolle einzunehmen und mit entsprechenden Projekten einen Wettbewerbsvorsprung zu erlangen.
Das Innovationsprojekt mit InnoSuisse
Roboter können Menschen von monotoner oder körperlich schwerer Arbeit entlasten. Die Zusammenarbeit zwischen Menschen und Robotern ist heute schon möglich, erfordert aber erfahrene Roboterprogrammierer, die gerade für KMUs schwer zu rekrutieren sind. Dazu kommen fehlende Möglichkeiten, Roboter spontan oder intuitiv an sich ändernde Bedingungen und Aufgaben anzupassen.
Das durch InnoSuisse geförderten Projekt «True Cobotis – Mensch und Roboter arbeiten zusammen» soll Schweizer Firmen ermöglichen, ihre Effizienz zu steigern und sie befähigen, global wettbewerbsfähig zu bleiben. Die Cobots sollten direkt in der Linienfunktion, eine intuitive «Programmierung» erlauben, und ohne Einbezug der IT trainiert werden können: Ein Linienarbeiter soll einem Cobot beibringen, wie er eine Aufgabe ausführt, genauso wie er es einem menschlichen Kollegen beibringen würde. Der Cobot soll in der Lage sein, wirklich mit einem Linienarbeiter zu kollaborieren, um eine Aufgabe gemeinsam auszuführen.
Involvierte Partner
Swiss Smart Factory in Zusammenarbeit mit F&P Robotics, nViso, BFH-robotics lab und HE-ARC Systems Engineering und mimacom.
Umgesetzte Cobotic Use Cases
Im Rahmen des Projekts wurden folgende Anwendungsfälle umgesetzt:
Abräumen von Objekten in Industrieanlagen oder Geschirr in Großküchen
Das Abräumen von Gegenständen in der Industrie oder das Ausräumen von Geschirr in Grossküchen sind sehr eintönige Arbeiten. F&P entwickelte in seinen Living Labs den Cobot P-Rob 3 zur Geschirrentladung und testete diesen erfolgreich. Andere Industriepartner haben bereits Interesse am Entladen von Fertigungsteilen angemeldet.
Übergabe geeigneter Teile während der Montage oder der Lieferung von Wasserbechern innerhalb des Gebäudes
Der autonom fahrende Greif-Cobot Lio-Cobot mit Greifarm versorgt Patienten in Spitälern oder Bewohner von Pflegeheimen selbständig Wasser. Dies entlastet die Pflegekräfte und verschafft ihnen Zeit für andere wichtige Aufgaben.
Lio kann ebenso bei der Montage von Bauteilen in der Produktion unterstützen: Erhalten die Montage-Mitarbeiter vom Lio-Cobot an ihrem Arbeitsplatz immer genau das passende Bauteil zur richtigen Zeit, können sie effizienter an der Fertigstellung ihrer Baugruppe arbeiten.
Verpacken von Teilen in der Produktion
Das Verpacken von Teilen direkt aus der industriellen Produktion wurde ebenfalls umgesetzt. Drei Teile werden in die Verpackung gefüllt und dann verschlossen. Pro Verpackung benötigt der Mitarbeiter zwei Sekunden, und das ergibt 30 verpackte Sensoren in 60 Sekunden, 1.800 in einer Stunde und 14.400 an einem Arbeitstag. Die Leistung, über 10.000 Sensoren zu verpacken, ist zwar beeindruckend, hat aber die Fähigkeiten eines Mitarbeiters nicht voll ausgeschöpft. Stattdessen kann ein Mitarbeiter jetzt viele Verpackungsarbeitsplätze gleichzeitig einrichten und dafür Greif-Cobots einsetzten. Dies qualifiziert den Mitarbeiter und ermöglicht es ihm, sich zum Cobot-Spezialisten weiterzubilden.
Der Cobotic «Sensor Packaging» wurde von September 2020 bis April 2021 in der Ausstellung «Hello, Robot. Design zwischen Mensch und Maschine» im Neuen Museum Biel der Öffentlichkeit vorgestellt. Die grafischen Benutzeroberflächen zur Programmierung des Roboters wurden von vielen Museumsbesuchern, d.h. in der überwiegenden Mehrheit von Nicht-Experten, getestet. Das beobachtete Verhalten und die über Fall 3 erhaltenen Rückmeldungen haben gezeigt, dass die intuitive Cobotic Workstation sehr einfach zu bedienen ist.
Resultat: Cobotic Programmierung für jedermann möglich
Das Projekt zeigt, dass dank einer ausgeklügelten Software-Architektur ein Mitarbeiter ohne Programmierkenntnisse einem Cobot beibringen kann, eine Aufgabe auszuführen. Im Rahmen des Projekts wurden dafür drei verschiedene Benuzterschnittstellen zur Programmierung der Cobots durch Linienmitarbeiter ohne Programmierkenntnisse entwickelt:
- Tablet mit einem visuellen User Interface
- Handgesten: Erkennung von Gesten über einen Beamer
- Stimme: Sprachbefehle werden durch das System erkannt und in Roboter-Commands übersetzt
Dem Nutzers steht es frei, welche Benutzerschnittstelle er verwenden möchte und kann sich flexibel in Abhängigkeit nach seinen Vorlieben oder in Abhängigkeit seines Anwendungsfalls entscheiden.
Ausblick
Das entwickelte System ermöglicht es Mitarbeitern ohne technischen Hintergrund, einen Roboter über intuitive Oberflächen auf definierte Aufgaben zu trainieren. Dieses intuitive Cobotik-System ist für zahlreiche Use Cases in der Industrie, dem Gesundheitswesen, im Tourismus und weiteren Branchen mit zeitintensiven und repetitiven Tätigkeiten, geeignet.
Mehr erfahren
Haben Sie Interesse an diesem Projekt oder einer ähnlichen Anwendung in Ihrem Unternehmen oder in Ihrer täglichen Lebensumgebung? mimacom und die weiteren Innovationspartner dieses Projekts freuen sich darauf, Ihre Ideen kennenzulernen und gemeinsam mit Ihnen zu einem nutzbaren Produkt und einer spezifischen Installation für Ihr Unternehmen weiterzuentwickeln.
Kontaktieren Sie Riccardo Pileggi direkt via E-Mail (riccardo.pileggi@mimacom.com), Telefon (+41 31 329 09 00) .
Claudia Stucki