Der fahrende (Mobile) Cobot und seine Vorteile gegenüber traditionellen Industrierobotern

Industrie 4.0 am Puls der Zeit: Mobile Cobots im Einsatz

Mobile Cobots (kollaborative Roboter) kombinieren die Autonomie mobiler Plattformen mit der Präzision und Vielseitigkeit von Roboterarmen, um anspruchsvolle Aufgaben in flexiblen Produktionsumgebungen zu übernehmen. Diese innovativen Systeme verändern die industrielle Automatisierung, indem sie eine nahtlose Interaktion zwischen Mensch und Maschine ermöglichen. Ob Materialtransport, Maschinenbestückung oder Qualitätskontrolle – mobile Cobots bieten eine Lösung für zahlreiche Herausforderungen der modernen Fertigung.

Schüsselfunktionen moderner mobiler Cobots

Moderne mobile Cobots verfügen über eine Vielzahl innovativer Technologien, die sie zu leistungsfähigen Werkzeugen in der Industrie machen:

• Autonome Navigation mittels 2D-/3D-Sensoren (z. B. Sicherheitslaserscanner, Kameras) zur Hinderniserkennung und Routenplanung.
• Kollaborative Roboterarme mit Traglasten bis zu 10 kg, ausgestattet mit modernen Greifsystemen und Sensorik.
• Einfache Integration in bestehende IT-Systeme wie ERP- und MES-Systeme mittels drahtloser Schnittstellen.
• Rund-um-die-Uhr-Betrieb durch automatische Ladestationen und induktives Laden.

Anwendungsbereich:

• Materiallogistik
• Produktionsunterstützung
• Qualitätssicherung

Beispiele:

• Teiletransport zwischen Stationen, Palettieren
• Maschinenbestückung, Montage
• Fahrzeuginspektion, optische Prüfung

Branchen:

• Automotive, Pharma
• Elektronik, Metall
• Automotive, Luftfahrt

Marktführende Modelle und Hersteller

Einige der führenden mobilen Cobots und ihre jeweiligen Eigenschaften sind:

• Omron Moma: Eine Kombination aus der mobilen LD-Plattform und dem TM-Roboterarm, optimiert für Pick-and-Place-Aufgaben in der Elektronik- und Pharmaindustrie.
• KMR iisy von KUKA: Ein MRK-fähiger (Mensch-Roboter-Kollaboration) autonomer mobiler Roboter (AMR) mit 3D-Kameras und Sicherheitslasern für die automatisierte Fahrzeugproduktion.
• Rebel-Cobot-Serie von Igus: Eine kostengünstige Lösung (ab 10.000 €) für kleine und mittlere Unternehmen mit SLAM-basierter Navigation.

Passend dazu:

• Cobots auf dem Vormarsch: Die führenden Köpfe hinter der Technologie

Vorteile gegenüber stationären Systemen

• Reduzierte Stillstandszeiten: Durch schnelle Anpassung an neue Produktionslayouts können Stillstandszeiten um bis zu 70 % verringert werden.
• Höhere Flächeneffizienz: Durch Shared-Workplace-Konzepte wird die Nutzung der verfügbaren Fläche um bis zu 30 % optimiert.
• Sicherheit und Compliance: Konform mit ISO/TS 15066 für sichere Mensch-Roboter-Kollaboration.

Mit KI-gestützter Bildverarbeitung können moderne mobile Cobots jetzt auch visuell komplexe Aufgaben wie Oberflächenprüfung oder die Handhabung unsortierter Teile übernehmen. Diese Weiterentwicklung macht sie zu zentralen Elementen der Industrie 4.0 und smarten Fabriken.

Kernvorteile mobiler Cobots

1. Sicherheit und direkte Mensch-Roboter-Kollaboration

• Arbeiten ohne Schutzzaun: Durch moderne Sicherheitssensoren wie Kraftbegrenzung und 3D-Kameras stoppen mobile Cobots automatisch bei Kontakt mit Menschen.
• Physische Teamarbeit: Cobots können mit Menschen interagieren, Werkstücke gemeinsam halten oder Komponenten übergeben.

2. Flexibilität und Mobilität

• Autonome Navigation: SLAM-Technologie ermöglicht eine präzise Orientierung und Bewegung zwischen Arbeitsstationen.
• Einfache Umsetzung an neuen Standorten: Mobile Cobots lassen sich flexibel an neue Aufgaben und Produktionslinien anpassen.
• Plug-and-Play-Integration: Verbindung mit bestehenden IT-Systemen ohne aufwendige Verkabelung.

3. Kosteneffizienz und schneller ROI

• Geringere Anschaffungskosten: Bereits ab ca. 10.000 € erhältlich.
• Schnelle Amortisation: ROI meist innerhalb von 5 bis 18 Monaten.
• Leasing-Modelle (Robots-as-a-Service): Reduziert Kapitalbindung und erleichtert den Zugang zu moderner Robotik.

4. Platzoptimierung

• 30 % geringerer Platzbedarf durch Wegfall von Sicherheitszäunen.
• Einsatz in beengten Räumen möglich, wo traditionelle Industrieroboter nicht eingesetzt werden können.

Strategische Vorteile für die Produktion

• Reduzierte Stillstandszeiten durch automatische Ladung während Leerlaufphasen.
• Höhere Flächenauslastung durch flexible, mobile Systeme.
• Resilienz gegen Personalengpässe: Entlastung der Fachkräfte durch Übernahme monotoner Aufgaben.

Grenzen der Technologie

Trotz ihrer Vorteile haben mobile Cobots auch Einschränkungen:

• Hochgeschwindigkeitsanwendungen wie Schweißen mit 10 m/s bleiben Domäne traditioneller Industrieroboter.
• Schwerlasten über 100 kg sind für Cobots nicht realisierbar.
• Massenproduktion mit extrem hohem Durchsatz erfordert weiterhin klassische Industrieroboter.

Die Kombination aus Mobilität, Sicherheit und schneller Amortisation macht mobile Cobots zu einem Schlüsselbaustein für die digitale Transformation in der Industrie. Besonders in Branchen mit hoher Variantenvielfalt wie Medizintechnik oder Elektronikfertigung bieten sie erhebliche Vorteile. Mit der Weiterentwicklung von KI, Sensorik und cloudbasierten Steuerungssystemen werden mobile Cobots in Zukunft noch leistungsfähiger und vielseitiger einsetzbar sein.

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Mobile Cobots: Eine Revolution in der modernen Produktion

Die Welt der Industrieautomation erlebt derzeit einen tiefgreifenden Wandel, angeführt von der Entwicklung und Integration mobiler kollaborativer Roboter, auch bekannt als mobile Cobots. Diese hochentwickelten Systeme, die die Flexibilität autonomer mobiler Plattformen mit der Präzision und Vielseitigkeit von Roboterarmen kombinieren, ermöglichen eine neue Ära der Mensch-Roboter-Kollaboration und eröffnen beispiellose Möglichkeiten für die Gestaltung effizienter und flexibler Produktionsprozesse. Im Gegensatz zu traditionellen Industrierobotern, die oft in starren und abgeschotteten Arbeitsumgebungen operieren, sind mobile Cobots darauf ausgelegt, dynamisch und sicher in unmittelbarer Nähe von Menschen zu arbeiten. Diese Fähigkeit, sich an wechselnde Aufgaben und Umgebungen anzupassen, macht sie zu einem unverzichtbaren Werkzeug für Unternehmen, die ihre Wettbewerbsfähigkeit in einer zunehmend schnelllebigen und anspruchsvollen globalen Wirtschaft stärken wollen.

Das Zusammenspiel von Mobilität und Kollaboration

Die Kerninnovation mobiler Cobots liegt in ihrer Fähigkeit, zwei Schlüsselelemente der modernen Automatisierung zu vereinen: Mobilität und Kollaboration. Während traditionelle Roboter durch ihre feste Installation und die Notwendigkeit von Sicherheitszäunen eingeschränkt sind, erlauben mobile Cobots eine völlig neue Flexibilität. Sie können sich autonom in der Produktionsumgebung bewegen, Aufgaben an verschiedenen Arbeitsstationen übernehmen und sich an wechselnde Produktionsanforderungen anpassen. Dies wird durch hochentwickelte Navigationssysteme ermöglicht, die in der Lage sind, die Umgebung zu erfassen und Hindernisse zu umfahren. Gleichzeitig sind mobile Cobots mit Sensoren und Sicherheitsmechanismen ausgestattet, die es ihnen erlauben, sicher mit menschlichen Mitarbeitern zusammenzuarbeiten. Durch die Kombination dieser beiden Aspekte ermöglichen mobile Cobots eine effizientere und flexiblere Produktionsweise, die den Bedürfnissen der modernen Industrie gerecht wird.

Technologische Grundlagen mobiler Cobots

Die Leistungsfähigkeit mobiler Cobots beruht auf einer Reihe von fortschrittlichen Technologien, die nahtlos ineinandergreifen:

Autonome Navigation

Mobile Cobots nutzen eine Kombination aus 2D- und 3D-Sensoren, wie Laserscanner, Kameras und Ultraschallsensoren, um ihre Umgebung zu kartieren und Hindernisse zu erkennen. Mithilfe der SLAM-Technologie (Simultaneous Localization and Mapping) sind sie in der Lage, sich selbst zu lokalisieren und effiziente Routen zu planen, ohne dass eine permanente externe Steuerung erforderlich ist. Die Fähigkeit, sich in Echtzeit an Veränderungen in der Umgebung anzupassen, ist entscheidend für die Flexibilität dieser Systeme.

Kollaborative Roboterarme

Die Roboterarme, die auf den mobilen Plattformen montiert sind, sind speziell für die Zusammenarbeit mit Menschen konzipiert. Sie verfügen über integrierte Kraft- und Drehmomentsensoren, die es ihnen erlauben, auf unvorhergesehene Kontakte mit Menschen zu reagieren und ihre Bewegungen sofort zu stoppen. Die Traglasten dieser Arme können je nach Modell und Hersteller variieren, liegen aber typischerweise im Bereich von 5 bis 15 kg, was sie ideal für eine Vielzahl von Aufgaben macht, wie z.B. Montage, Materialhandling und Qualitätskontrolle.

Integrierte Greifsysteme

Die Greifsysteme der Cobots sind ebenfalls für die flexible Handhabung verschiedener Objekte ausgelegt. Sie können mit verschiedenen Greifern, Saugern oder speziellen Werkzeugen ausgestattet werden, um unterschiedliche Aufgaben zu erfüllen. Viele Systeme verfügen über einen schnellen Werkzeugwechsel, was die Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Produktionsprozesse zusätzlich erhöht.

Plug-and-Play-Integration

Mobile Cobots sind in der Regel so konzipiert, dass sie sich nahtlos in bestehende IT-Systeme, wie z.B. ERP (Enterprise Resource Planning) und MES (Manufacturing Execution System), integrieren lassen. Dies ermöglicht eine einfache Einbindung in die bestehende Produktionsinfrastruktur ohne aufwändige Verkabelung oder Programmierung. Drahtlose Schnittstellen, wie z.B. WLAN oder Bluetooth, ermöglichen eine einfache Kommunikation und Datenübertragung.

24/7-Betriebsfähigkeit

Viele mobile Cobots sind mit automatischen Ladestationen oder induktiven Ladesystemen ausgestattet, die es ihnen ermöglichen, den Akku selbstständig aufzuladen, ohne dass ein menschlicher Eingriff erforderlich ist. Dies ermöglicht einen kontinuierlichen 24/7-Betrieb und trägt somit zur Maximierung der Produktionseffizienz bei.

Anwendungsbereiche: Vielfalt und Flexibilität

Mobile Cobots finden in einer Vielzahl von Branchen und Anwendungsbereichen ihren Einsatz, darunter:

Materiallogistik

Sie können Materialien und Komponenten zwischen verschiedenen Arbeitsstationen transportieren, Kommissionieraufgaben übernehmen und sogar Paletten beladen. In der Automobilindustrie beispielsweise transportieren sie Teile von einem Lager zum Montageband oder von einer Bearbeitungsmaschine zur nächsten. Im Pharmabereich werden sie verwendet, um empfindliche Materialien und Medikamente zu bewegen.

Produktionsunterstützung

Mobile Cobots können in der Montage, Bearbeitung und Qualitätskontrolle eingesetzt werden. In der Elektronikindustrie bestücken sie Maschinen mit Komponenten, führen Montagearbeiten aus und überprüfen die Qualität der Produkte. In der Metallverarbeitung unterstützen sie bei der Bearbeitung von Werkstücken und der Handhabung von schweren Materialien.

Qualitätssicherung

Mobile Cobots können mit Kameras und Sensoren ausgestattet werden, um visuelle Inspektionen und Qualitätskontrollen durchzuführen. In der Automobilindustrie überprüfen sie beispielsweise Karosserieteile auf Defekte oder Vermessungsfehler. In der Luftfahrt inspizieren sie die Oberflächen von Flugzeugteilen auf Beschädigungen und führen präzise Messungen durch.

Führende Modelle und Hersteller: Eine Auswahl

Die Auswahl an mobilen Cobots am Markt ist vielfältig und wächst stetig. Einige der bekanntesten Modelle und Hersteller sind:

Omron Moma

Das Modell von Omron kombiniert eine mobile LD-Plattform mit einem TM-Roboterarm und wird häufig in der Pharma- und Elektronikindustrie für Pick-and-Place-Aufgaben eingesetzt. Die Integration von intelligenter Bildverarbeitung ermöglicht es dem Moma, auch komplexe Aufgaben zu übernehmen und eine hohe Genauigkeit zu erreichen.

KMR iisy von KUKA

KUKA bietet mit dem KMR iisy einen mobilen, kollaborativen Roboter, der über 3D-Kameras und Scanner verfügt und in der Automobilproduktion für Aufgaben wie die automatisierte Montage verwendet wird. Der KMR iisy zeichnet sich durch seine hohe Flexibilität und Sicherheit in der Zusammenarbeit mit Menschen aus.

Rebel-Cobot-Serie von Igus

Igus bietet mit der Rebel-Cobot-Serie eine kostengünstige Lösung für kleine und mittlere Unternehmen (KMUs). Die Cobots basieren auf SLAM-Technologie und ermöglichen eine einfache Integration in bestehende Produktionsumgebungen. Der Fokus von Igus liegt auf der Erschwinglichkeit und der einfachen Bedienung der Cobots.

Passend dazu:

• Von der Vision zur Realität: Menschen und Roboter im Team – Warum Cobots die Zukunft der Automatisierung und Fertigung prägen

Vorteile gegenüber traditionellen Systemen: Ein Paradigmenwechsel

Die Vorteile mobiler Cobots gegenüber traditionellen Industrierobotern sind vielfältig und haben zu einem Paradigmenwechsel in der Industrieautomation geführt:

Reduzierte Stillstandszeiten

Durch die Möglichkeit, Layoutänderungen schnell und einfach vorzunehmen, können Stillstandszeiten bei Produktionsumstellungen um bis zu 70% reduziert werden. Die Flexibilität der mobilen Cobots ermöglicht es Unternehmen, schnell auf neue Marktbedingungen oder veränderte Kundenwünsche zu reagieren.

Höhere Flächeneffizienz

Dank der Möglichkeit, Arbeitsbereiche gemeinsam zu nutzen, können bis zu 30% der Fläche in Produktionsstätten eingespart werden. Der Wegfall von Sicherheitszäunen und die kompakte Bauweise der Cobots tragen dazu bei, den verfügbaren Raum optimal zu nutzen.

Verbesserte Arbeitssicherheit

Die Einhaltung der ISO/TS 15066-Norm für die Mensch-Roboter-Kollaboration garantiert ein sicheres Arbeitsumfeld. Durch die integrierten Sicherheitsfunktionen und die Fähigkeit, auf Kontakte zu reagieren, minimieren mobile Cobots das Risiko von Verletzungen und ermöglichen eine direkte Zusammenarbeit mit menschlichen Kollegen.

Kernvorteile im Detail: Ein Blick auf die wichtigsten Aspekte

Sicherheit und direkte Mensch-Roboter-Kollaboration

Mobile Cobots können ohne die Notwendigkeit von Schutzzäunen arbeiten, da sie mit ausgeklügelten Sicherheitssensoren ausgestattet sind. Diese Sensoren, darunter Kraftbegrenzungssysteme und 3D-Kameras, ermöglichen es den Cobots, ihre Bewegungen sofort zu stoppen, sobald sie eine Kollision mit einem Menschen detektieren. Diese Fähigkeit zur sicheren Interaktion erlaubt es, dass Mensch und Maschine eng zusammenarbeiten können, beispielsweise bei der gemeinsamen Handhabung von Werkstücken oder der Übergabe von Komponenten. So entsteht eine harmonische Symbiose, in der die Stärken von Mensch und Roboter optimal genutzt werden können.

Flexibilität und Mobilität

Mobile Cobots navigieren selbstständig zwischen verschiedenen Arbeitsstationen, indem sie die SLAM-Technologie nutzen, um ihre Umgebung zu kartieren und ihre Position zu bestimmen. Dies ermöglicht es, sie schnell und einfach an unterschiedlichen Standorten einzusetzen, was besonders bei saisonalen Produktionsspitzen oder sich ändernden Produktionsanforderungen von Vorteil ist. Die Plug-and-Play-Integration in bestehende IT-Systeme vereinfacht die Inbetriebnahme und reduziert den Aufwand für die Einrichtung.

Kosteneffizienz und ROI

Die Anschaffungskosten für mobile Cobots sind im Vergleich zu traditionellen Industrierobotern in der Regel geringer, und der Return on Investment (ROI) kann in einem Zeitraum von 5 bis 18 Monaten erreicht werden. Darüber hinaus bieten viele Hersteller Leasing-Modelle (Robots-as-a-Service) an, die es Unternehmen ermöglichen, die Cobots zu mieten, anstatt sie zu kaufen, was die Kapitalbindung reduziert. Durch ihre flexible Einsatzbarkeit und ihre Fähigkeit, unterschiedliche Aufgaben zu übernehmen, tragen mobile Cobots dazu bei, die Betriebskosten zu senken und die Produktivität zu steigern.

Platzoptimierung

Mobile Cobots benötigen deutlich weniger Platz als herkömmliche Roboter, da sie keine Sicherheitszäune benötigen und eine kompakte Bauweise aufweisen. Dies ist besonders in beengten Produktionsumgebungen von Vorteil. Sie können an Orten eingesetzt werden, an denen der Einsatz von traditionellen Robotern aufgrund von Platzmangel nicht möglich wäre. Dies ermöglicht es Unternehmen, ihre bestehenden Produktionsflächen optimal zu nutzen und effizientere Arbeitsabläufe zu gestalten.

Vergleich mit traditionellen Industrierobotern: Ein differenzierter Blick

Während mobile Cobots in Bezug auf Flexibilität und Sicherheit klare Vorteile aufweisen, haben traditionelle Industrieroboter immer noch ihre Berechtigung in Bereichen, in denen hohe Geschwindigkeiten und schwere Lasten erforderlich sind. So werden beispielsweise beim Schweißen mit Geschwindigkeiten von bis zu 10 m/s oder beim Bewegen von Lasten von mehr als 100 kg weiterhin traditionelle Roboter eingesetzt. Dies bedeutet, dass die Wahl des richtigen Roboters von den spezifischen Anforderungen und Gegebenheiten des jeweiligen Anwendungsfalls abhängt.

Strategische Vorteile für die Produktion: Die Zukunft gestalten

Die strategischen Vorteile des Einsatzes mobiler Cobots in der Produktion sind vielfältig:

Reduzierte Stillstandszeiten

Die automatische Aufladung während der Leerlaufphasen ermöglicht einen kontinuierlichen 24/7-Betrieb und sorgt für eine maximale Auslastung der Produktionskapazitäten. Mobile Cobots können so in einer Vielzahl von Schichten eingesetzt werden, ohne dass menschliche Pausen oder Arbeitszeiten die Produktivität einschränken.

Höhere Flächenauslastung

Durch die Schaffung von Shared-Workplace-Konzepten mit kollaborativen Arbeitszellen kann die Flächenauslastung von Produktionsstätten optimiert werden. Menschliche Mitarbeiter und Roboter können sich dieselben Arbeitsbereiche teilen und so effizienter zusammenarbeiten.

Resilienz gegen Personalengpässe

Die Übernahme monotoner und repetitiver Aufgaben durch mobile Cobots, wie z.B. die Materialzuführung, entlastet Fachkräfte und ermöglicht es ihnen, sich auf komplexere und anspruchsvollere Aufgaben zu konzentrieren. Dies hilft Unternehmen, den Herausforderungen des Fachkräftemangels zu begegnen und gleichzeitig die Produktivität und Qualität ihrer Produkte zu sichern.

Grenzen der Technologie: Realistische Erwartungen

Obwohl mobile Cobots viele Vorteile bieten, ist es wichtig, ihre Grenzen zu berücksichtigen. Während sie in Bezug auf Flexibilität und Sicherheit überlegen sind, können sie nicht die gleiche Leistung erbringen wie traditionelle Industrieroboter in Bezug auf Geschwindigkeit und Traglast. Dies bedeutet, dass sie für bestimmte Anwendungen nicht geeignet sind, insbesondere in Bereichen, in denen Massenproduktion mit hohem Durchsatz erforderlich ist. Hier bleiben traditionelle Roboter aufgrund ihrer Leistungsfähigkeit und ihrer Spezialisierung auf bestimmte Aufgaben weiterhin unverzichtbar.

Mobile Cobots als Schlüsseltechnologie für die Industrie 4.0

Die Kombination aus Mobilität, Sicherheit, Flexibilität und schneller Amortisation macht mobile Cobots zu einer Schlüsseltechnologie für die Industrie 4.0. Sie sind besonders attraktiv für Branchen mit hoher Variantenvielfalt und dynamischen Produktionsprozessen, wie z.B. die Medizintechnik oder die Elektronikfertigung. Durch ihre Fähigkeit, sich an wechselnde Anforderungen anzupassen, ermöglichen sie es Unternehmen, effizienter, flexibler und wettbewerbsfähiger zu werden. Mobile Cobots stellen nicht nur eine technologische Innovation dar, sondern verändern auch die Art und Weise, wie Menschen und Roboter in der Produktion zusammenarbeiten. Sie sind der Wegbereiter für eine neue Ära der intelligenten Automatisierung und werden in den kommenden Jahren einen immer größeren Einfluss auf die Gestaltung der globalen Industrie haben. Die zukünftige Fabrik wird somit von der Zusammenarbeit zwischen Mensch und mobiler Robotik geprägt sein, um eine effiziente, dynamische und resiliente Produktion zu gewährleisten.

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