Was kollaborative Robotik uns lehrt

Titanilla Komenda ist Robotik-Ingenieurin bei der Fraunhofer Austria Research GmbH und begleitet Firmen bei der Erstellung, Umsetzung und Inbetriebnahme von innovativen und kollaborativen Roboteranwendungen. In unserem Zweiteiler „Fragen an eine Robotik-Ingenieurin“ gibt sie als Gastautorin einen Einblick in ihren Alltag. Im ersten Teil erklärt sie, was den Job einer Robotik-Ingenieurin ausmacht und wie sich Cobots ideal in den Arbeitsablauf integrieren lassen. Was die Must-haves eines Cobots sind und wie die zukünftigen Trends in Industrie und Robotik aussehen, verrät sie im zweiten Teil.

Die Industrie steht vor diversen Herausforderungen: Individualisierte Produkte, kleinere Losgrößen und steigende Qualitätsansprüche der Kunden verstärken den anhaltenden Fachkräftemangel. Die Automatisierung der Produktion ist daher ein Muss für fertigende Unternehmen jeder Größe. Der Einzug der Robotik ist die logische Konsequenz.

Wirft man heute einen Blick in moderne Produktionshallen, lässt sich feststellen, dass eine Vielzahl der Automatisierungslösungen in Betrieben auf geordneten Zuständen und festgelegten Abläufen basiert – egal, ob Industrie- oder kollaborierende Roboter im Einsatz sind. Doch warum?

Hierfür gibt es verschiedene Gründe. Einer davon ist der Sicherheitsaspekt. Industrieroboter lassen sich nur mit Sicherheitszaun einsetzen, um die Mitarbeiter ausreichend vor Verletzungen zu schützen. Dementsprechend ist eine kurzfristige Umprogrammierung aufwendig und auf Anpassungen des Arbeitsablaufs wird weitgehend verzichtet.

Doch auch bei kollaborierenden Robotern, kurz Cobots, die durch ihre schnelle Anpassungsfähigkeit, Flexibilität und ihren sicheren Einsatz auch unmittelbar neben den Werksarbeitern überzeugen, sind starre Abläufe noch die Norm. Dabei eröffnen Cobots prinzipiell ganz neue Möglichkeiten in der Produktion.

Dank ihrer Flexibilität bieten Cobots in der industriellen Fertigung die Option, mit komplexen und anspruchsvollen Umgebungsbedingungen umzugehen. So können sie beispielsweise aufgrund ihrer intuitiven Bedienung in kürzester Zeit neu programmiert und an diverse Maschinen und unterschiedlich geformte Werkstücke angepasst werden – und das, ohne das Produktionsdesign zu ändern. Ihre Fähigkeit, dabei sowohl mit den Maschinen als auch mit den Menschen sicher zusammenzuarbeiten, eröffnet in der Produktion ganz neue Möglichkeiten.

Doch was genau sind diese neuen Möglichkeiten? Als Ingenieurin werde ich oft gefragt, was die Zukunftstrends in der Robotik sind und wie die Industrie davon beeinflusst wird. Neben dem vermehrten Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) und Maschinellem Lernen – zwei Schlagworte, die wir bereits in vielen Bereichen unserer Arbeitswelt vorfinden – ist das reziproke, also das gegenseitige Lernen ein Thema, welches mich besonders beschäftigt.

KI und Maschinenlernen begegnen uns heute täglich, etwa wenn wir unsere Smartphones verwenden. Eine intuitive Programmierung mittels Gesten und Sprachbefehlen ist auch in der Robotik zukünftig wahrscheinlich. Insbesondere bei der Gestensteuerung bietet sich die kollaborative Robotik an, bei der Mensch und Maschine auch bei direktem Kontakt sicher miteinander kooperieren können. Doch was genau ist reziprokes Lernen? Und was kann der Mensch vom Roboter übernehmen?

Was der Roboter vom Menschen lernt, ist recht leicht zu beantworten: Er „lernt“, menschliche Aufgaben auszuführen. Dafür wird er entweder so programmiert, dass er festgelegte Bewegungsabläufe realisiert. Oder er wird im Rahmen des maschinellen Lernens dafür programmiert, menschliche Handlungen nachzuahmen und diese „eigenständig“ auszuprobieren sowie gegebenenfalls anzupassen. Der Roboter übernimmt die bis dahin vom Menschen ausgeübten Aufgaben, und das teilweise präziser und effizienter. Hier setzt das reziproke Lernen an und das, was sich der Mensch vom Roboter aneignen kann.

Folgende Eigenschaften braucht ein Cobot, um in der Produktion eine ideale Unterstützung zu sein:

Es bleibt spannend, wie sich die Robotik und die Industrie in Zukunft entwickeln werden. Eines sollte beim Voranschreiten des technologischen Fortschritts und der Zunahme intelligenter Systeme jedoch nie vergessen werden: Roboter und KI perfektionieren zwar gewisse Handlungsabläufe und unterstützen den Menschen bei seinen Aufgaben. Vollständig ersetzen werden sie ihn jedoch nie.