Revolution in der Produktion? Adaptive Robotik als Schlüssel zur Industrie 4.0

Schon heute arbeiten weltweit mehr als vier Millionen Industrieroboter in Fabriken¹ , knapp 300 000 davon in Deutschland² – Tendenz weiterhin stark steigend. Doch ihre Leistungsfähigkeit steht und fällt mit der zugrunde liegenden Programmierung. Der gängige Ansatz besteht darin, Trajektorien, also Pfade, im Arbeitsraum zu definieren, diese in Programme zu übersetzen und mithilfe einer speicherprogrammierbaren Steuerung auf dem Roboter auszuführen. Diese „hartkodierten“ Programme haben den Vorteil, dass ihr Verhalten für den Menschen nachvollziehbar ist. Gleichzeitig sorgt die mechanische Präzision für eine hohe Wiederholgenauigkeit. Doch diese Methode hat auch ihre Schwächen. Jede Veränderung – sei es in Größe, Form oder Position – erfordert neue Trajektorien und erhöht damit den Programmieraufwand erheblich. Zudem können selbst kleine Abweichungen, etwa durch Fertigungstoleranzen, zu unerwarteten Problemen führen. Dies äußert sich dann in hohen Ausschussraten oder gar im Stillstand der Produktion. Ein weiterer Nachteil ist der hohe mechanische Konstruktionsaufwand, der erforderlich ist, um Bauteile exakt vorzupositionieren. Das ist teuer und macht gleichzeitig die Produktion unflexibel.

¹https://robotikverband.de/world-robotics-report-2024
²https://www.elektroniknet.de/automation/industrie-40-iot/rekordzahl-von-industrierobotern-in-deutschland-installiert.220716.html

Adaptive Robotersysteme lernen eigenständig zu agieren

Die Lösung liegt in der adaptiven Robotik. Diese Technologie ermöglicht es Robotersystemen, sich flexibel an veränderte Bedingungen anzupassen. Anstatt starre Trajektorien zu verwenden, lernen adaptive Roboter auf Basis von Echtzeitdaten zu agieren. Die Systeme nutzen entweder interne Roboterinformationen wie Gelenkwinkel, Motorströme, Kräfte und Drehmomente oder externe Sensorinformationen aus dem Umfeld, etwa von Kameras, Laserscannern, Radaren oder Positionierungs-Tags, um sich dynamisch an veränderte Bedingungen anzupassen. Wird zusätzliche Sensorik integriert und mit intelligenter Datenverarbeitung kombiniert, können nicht nur bisher kaum automatisierbare Probleme gelöst, sondern auch Programmierzeit reduziert, Kosten für Sicherheitseinrichtungen eingespart und der Aufwand in der mechanischen Konstruktion deutlich verringert werden.

Adaptive Robotik erfordert spezialisiertes Wissen

Trotz ihrer Vorteile steht die adaptive Robotik vor einigen Herausforderungen. Die Entwicklung und Integration solcher Systeme erfordert spezialisiertes Know-how sowie erhebliche Initialinvestitionen in Technologie und Weiterbildung. Zudem müssen Unternehmen sicherstellen, dass bestehende Produktionsprozesse und Maschinen kompatibel mit den neuen Systemen sind.

Die Potenziale der adaptiven Robotik sind enorm, da sie die Flexibilität und Effizienz in der Produktion revolutionieren können. Allerdings müssen die initialen Hürden, wie hohe Investitionskosten, technologische Komplexität und die Integration in bestehende Prozesse, überwunden werden. Das Fraunhofer IIS unterstützt Unternehmen dabei mit innovativen Lösungsansätzen, maßgeschneiderten Konzepten, praxisnahen Schulungen und fundiertem Know-how, um den Technologietransfer in die produktive Anwendung zu erleichtern und die Potenziale der adaptiven Robotik voll auszuschöpfen.

Hinweis

Wie KI-gestützte Wahrnehmungslösungen die industrielle Automatisierung verbessern können, erfahren Sie in unserem Webinar:

Enhancing Industrial Automation – Perception Solutions for Adaptive Robotics and Beyond

5. März 2025, 15 – 16 Uhr

Mehr Infos und Anmeldung: https://www.eas.iis.fraunhofer.de/de/termine/kurse/webinar-perception-solutions-adaptive-robotics.html