Entwicklung eines energieeffizienten, impulsgesteuerten Handhabungssystems mit innovativen Bedien- und Positionierungsfunktionen (iHaB)

Problemstellung
Die fortschreitende Digitalisierung und Automatisierung der Produktion verändert die Arbeitswelt. In der Zukunft werden menschliche und maschinelle Fähigkeiten noch intelligenter kombiniert werden müssen als jemals zuvor. Das wird nicht nur die Produktivität erhöhen, sondern die Qualität der Arbeitsplätze deutlich verbessern. Durch smarte Assistenzsysteme können auch Handarbeitsplätze in der variantenreichen Montage ergonomisch und fehlerfrei gestaltet werden. Während einfache, wiederholende und körperlich anstrengende Tätigkeiten zunehmend automatisiert werden, spielt der Mensch bei komplexen Aufgaben mit seiner besonderen Urteilsfähigkeit, Flexibilität und Kreativität auch in Zukunft eine zentrale Rolle.

Ziel
Ziel des KMU-innovativ Projektes iHaB ist es, erstmals ein rein elektrisch angetriebenes und gesteuertes Handhabungssystem aus Greifwerkzeug und Manipulator zu entwickeln, mit dem signifikante Produktivitätssteigerungen halbautomatisierter Fertigungsprozesse erzielt werden können. Durch die Abkehr von der Pneumatik wird das System schlanker, energiesparender und sicherer. Vor allem aber erlauben ein neuartiger Elektroantrieb und eine elektrische Steuerung eine sensorisch-motorische Rückkopplung sowie die Positionierung und Orientierung im Raum.

Vorgehensweise
Durch die Entwicklung innovativer Sensorsysteme in den Auslegergelenken können Druck-, Zug- und Scherkräfte aus der manuellen Bedienung aufgenommen werden. Bewegungsvektoren an allen Gelenkpunkten werden in eine Steuerung überführt und verarbeitet. Flexibel programmierbare Beschleunigungskennlinien, Geschwindigkeitsbeschränkungen, adaptive Kraftwiderstände und frei programmierbare Kennlinien für den Druckaufbau im Greifer ermöglichen eine passende kraftseitige Unterstützung. Dadurch kann das Handhabungssystem Bewegungsimpulse des Werkers erfassen und darauf unmittelbar mit einer kraftseitig unterstützenden Bewegung reagieren. Der Werker führt damit das Werkstück, ohne sich auf die Bedienung des Systems konzentrieren zu müssen. Die Unterstützung kann auch auf komplexe Bewegungen, wie bspw. Drehen, Schwenken oder Unterheben des Werkstücks, angewendet werden.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Das neue System ist besonders für Montagelinien im Bereich Automotive geeignet, die unterschiedliche Produktvarianten fertigen. Der elektrische Antrieb ist hier besonders flexibel und schafft erstmalig auch die Möglichkeit, Bewegungsdaten aufzuzeichnen und Bewegungsabläufe zielgerichtet zu optimieren. Damit entsteht ein erheblicher Produktivitätsvorteil beim Anwender, der sich letztendlich als Wettbewerbsvorteil beim Anlagenhersteller niederschlagen wird. Es ist zu erwarten, dass sich elektrische Antriebe in diesem Bereich stark verbreiten werden.