Steuerungs- und Regelungskonzepte in der Mensch/Roboter- und Roboter/Roboter-Kooperation Der Einsatz der Robotik ist bisher durch eine strikte physikalische Trennung zwischen Mensch und Roboter geprägt. Durch trennende Schutzeinrichtungen zwischen Robotern und menschlichen Arbeitsplätzen werden Personen derzeit zuverlässig vor Verletzungen durch bewegte Roboter geschützt. Da sowohl die Effizienz weiter gesteigert, als auch die Gestaltung flexibler Arbeitsprozesse gefördert werden soll, stellt die Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) ein stetig wachsendes Forschungsumfeld dar. In diesem Umfeld ist es vor allem das Ziel, die Fähigkeiten und Stärken von Roboter und Mensch zu vereinen. Gerade die hohe Flexibilität sowie die komplexe Handhabung bei diffizilen Aufgaben sprechen für den Einsatz des Menschen. Die Vorteile des Roboters liegen hingegen in der hohen Handhabungsgeschwindigkeit, Ausdauer und Positioniergenauigkeit. Die Sicherheit des Menschen muss zu jeder Zeit gewährleistet werden. Erst durch Innovationen im Bereich der Robotik, beispielsweise durch den LBR iiwa von KUKA, wird der Betrieb ohne trennende Schutzeinrichtungen ermöglicht. Hierdurch eröffnen sich neue Möglichkeiten für die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine. Basierend auf neuen Regelungskonzepten soll im Rahmen der Forschungsarbeit mittels industrieller Bildverarbeitungssysteme eine sichere Mensch/ Roboter- und Roboter/Roboter-Kooperation umgesetzt werden. Dazu wird ein modular aufgebauter produktionstechnischer Demonstrator für flexible Automatisierungslösungen am Hochschulzentrum Donau-Ries in Nördlingen errichtet und mit KUKA Robotern ausgestattet (Abb. 2). Um den Arbeitsbereich sicher zu überwachen, werden vor allem Methoden der 3D-Bildverarbeitung eingesetzt. Darüber hinaus wird die Kraft- und Momenten-Steuerung an Robotern untersucht und die bildgeführte Robotik sowie die bildgestützte Prozess- und Arbeitsraumkontrolle weiterentwickelt. Des Weiteren wird die Bahnplanung bzw. Bahnregelung situativ angepasst, um in Abhängigkeit der menschlichen
Interaktion eine Kollision mit Personen zu vermeiden und eine flexible Gestaltung der Produktion zu ermöglichen. Steuerungs- und Softwarekonzepte, Verfahren und Technologien für die Maschinen-zu-Maschinen-Kommunikation in modularen Fertigungseinheiten der Industrie 4.0 Für die bildgeführte Robotik und der damit verbundenen Steuerungseinrichtung wird der Ansatz der offenen Schnittstelle verfolgt. Die verschiedenen Hersteller von Automatisierungsgeräten wie Beckhoff, Siemens oder Bosch Rexroth gehen unterschiedliche Wege zu offenen Steuerungsplattformen. Anhand des von Bosch Rexroth entwickelten Open Core Engineering wurden die Vorteile und Möglichkeiten einer offenen Plattform untersucht. Die Umsetzung erfolgt mittels einer Portaleinheit (Abb. 1). Durch das Open Core Engineering können daher SPS-Programme in verschiedenen anderen Programmierplattformen wie C/C++, Java, LabView oder Matlab realisiert werden, beispielsweise Programme für automatisierte Prüfprozesse als auch für die Bewegungssteuerung der Anlage. Die Definition und Programmierung von Schnittstellen, wodurch der Engineeringprozess verbessert werden kann, entfällt. Auch die Anbindung an die IT-Infrastruktur kann hierdurch schnell und einfach realisiert werden und entspricht so den Leitlinien der Industrie 4.0. In Folge entstehen neue Möglichkeiten, den Mensch in den Fertigungsablauf einzubinden.
TOBIAS VOGEL B. ENG. Hochschule Augsburg Fakultät für Elektrotechnik tobias.vogel@hs-augsburg.de Betreuer Prof. Dr. Florian Kerber Tel. +49 821 5586-3433 florian.kerber@hs-augsburg.de
ROBERT TREPESCH B. ENG. Hochschule Augsburg Fakultät für Maschinenbau und Verfahrenstechnik robert.trepesch@hs-augsburg.de Betreuer Prof. Dr.-Ing. Markus Glück Tel. +49 821 5586-3154 markus.glueck@hs-augsburg.de Technologie Centrum Westbayern GmbH glueck@tcw-donau-ries.de
Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Programm entwickelt, dass einen direkten Zugriff auf das Kamerabild einer Tablet-Applikation zulässt. Hierüber lassen sich dann Bauteile direkt über das Touch-Display eines Tablets auswählen, die dann von der Portaleinheit abgeholt werden. Anhand dieser Beispielapplikation wird aufgezeigt, wie moderne Steuerungssysteme in Verbindung mit einer Hochsprache an die neuen steuerungstechnischen Anforderungen angepasst werden können. <
www.hochschulzentrum-donau-ries.de
gP FORSCHUNG 2015 | AKADEMISCHER FORSCHUNGSNACHWUCHS
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