Wenn Roboter zusammenarbeiten sollen

Im Rahmen eines Forschungsprojektes entwickelt das Institut für Sensor- und Aktortechnik (ISAT) der Hochschule Coburg gemeinsam mit der Brose Fahrzeugteile SE & Co. KG ein Kalibriersystem, damit Roboter besser zusammenarbeiten können.

Für Menschen ist das einfach: Einer hält ein Teil fest, jemand anders hält ein weiteres Teil und eine dritte Person schraubt die Teile aneinander. Man arbeitet Hand in Hand. Blickkontakt, Kommunikation und fertig. Roboter können das bislang nicht. In einem Forschungsprojekt im Rahmen des Bayerisches Verbundforschungsprogramms (BayVFP) des Freistaates Bayern entwickelt das ISAT gemeinsam mit dem Automobilzulieferer Brose ein Kalibriersystem, um eine höhere Positionsgenauigkeit mehrerer Roboter im Verbund zu erreichen.

Prof. Dr. Thorsten Uphues sitzt im großen Konferenzraum des ISAT, das er zusammen mit seinem Kollegen, Prof. Dr. Klaus Drese leitet. Er hat gleich ein verständliches Beispiel parat: „Ein Roboter alleine arbeitet sehr präzise, aber sobald Roboter im Verbund arbeiten, ist die Präzision schlecht. Wenn einer ein Teil hält und ein anderer eine Schraube reinschrauben soll, kann es sein, dass er das Schraubloch gar nicht trifft.“ Damit formuliert er gleich das Ziel des Projektes, das nun für drei Jahre läuft: „Wir möchten mehrere Roboter in einem freien Verbund so präzise zueinander justieren, dass sie immer die Schraublöcher genau treffen.“

Wettbewerbsfähig bleiben

Das Forschungsprojekt wird vom Programm „Elektronische Systeme in Bayern“ (ELSYS) des Bayerischen Staatsministeriums für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie gefördert. Dahinter steckt natürlich viel mehr. Es geht darum, im aktuellen Wandel in der Automobilbranche wettbewerbsfähig zu bleiben. „Wir müssen für unsere Produktionsstandorte immer flexiblere, automatisierte Fertigungskonzepte entwickeln, welche eine wirtschaftliche Fertigung ermöglichen und mit denen wir den hohen Anforderungen unserer Kunden auch zukünftig gerecht werden. Das Projekt leistet dazu einen wesentlichen Beitrag, denn die Effizienz und Genauigkeit der Kalibrierung von Multi-Robotersystemen wird deutlich verbessert“, erklärt Claus Schäfer, Technologieverantwortlicher Automatisierung Brose Gruppe. Durch das mobile Kalibriersystem können die Roboter in einer flexiblen Fertigungszelle schneller und einfacher zueinander vermessen werden. „Das ist ein wesentlicher Schritt hin zur Vision einer hochflexiblen vorrichtungslosen Fertigung“, ergänzt Claus Schäfer.

Gemeinsame Lösung

Das ISAT beschäftigt sich mit höchstgenauen Messverfahren im Bereich Ultraschall und Optik. Darin liegt auch der Schlüssel, erklärt Thorsten Uphues: „Wir entwickeln eine Justage in einer Fertigungszelle mit einem Laserstrahl. Der Roboter kann sich an diesem Laserstrahl orientieren und bekommt ein Feedback, wo er sich befindet.“ Wenn man das mit allen Robotern in dem Raum macht, tasten sich alle perfekt an dem Laserstrahl entlang. „Das ist die Innovation daran.“ Die Programmierung der Roboter und der Schnittstellen zu den Automatisierungssystemen, sowie die Planung und Realisierung eines Demonstrators leistet der Projektpartner Brose. „Es funktioniert nur zusammen. Damit schaffen wir einen geschlossenen Kreis, einen sogenannten ‚Closed Loop‘, in dem der Roboter immer die Rückmeldung erhält, ob er die korrekte Position mit ausreichender Präzision erreicht hat, oder nicht“, so Uphues.

Durch und durch Experimentalphysiker  

Dass es Thorsten Uphues bei „seinem“ Projekt wieder öfter ins Labor ziehen wird, freut ihn sehr. „Ich gehe immer gerne ins Labor und es liegt oft das eine oder andere Messgerät zum Testen bei mir im Büro.“ Und er gibt zu: „Ich bin einfach Experimentalphysiker und vielleicht ein bisschen pedantisch, was das Messen und die Genauigkeit angeht.“ Diese Eigenschaft wird dem Forschungsvorhaben natürlich zugute kommen.