Der Servicerobotik stehen goldene Zeiten bevor, davon sind Insider überzeugt. Zahlreiche Unternehmen und Institute weltweit haben das Potenzial des Roboters als Helfer des Menschen inzwischen erkannt und arbeiten intensiv an alltagstauglichen Lösungen. Dazu zählen große Konzerne ebenso wie innovative Startups sowie klassische Hersteller von Industrierobotern, Elektronik und Automationskomponenten. Henrik A. Schunk, Geschäftsführender Gesellschafter der SCHUNK GmbH & Co. KG geht davon aus, dass sich in den kommenden zehn Jahren ein Markt mit deutlichen Millionenumsätzen entwickeln wird.

Leistungsdichte Manipulatoren, wie die Greifhand SDH-2 von SCHUNK, sind gefragte Module in der Servicerobotik. Bilder: SCHUNK

Leistungsdichte Manipulatoren, wie die Greifhand SDH-2 von SCHUNK, sind gefragte...

Die Servicerobotik wird weltweit in unterschiedlichen Bereichen vorangetrieben. Vom Minenräumer über den Melkroboter, die vollautomatische Poolreinigung bis zur Unterhaltungsmaschine und dem Pflegehelfer reicht das Spektrum. Während im asiatischen Raum die Freizeitindustrie eine große Rolle spielt, zeigen in den USA die Rüstungsindustrie, die Landwirtschaft und die Konsumgüterindustrie großes Interesse. In Europa wird vor allem in den Bereichen Lebensführung, Logistik und Laborautomation geforscht.

Immer mehr Unternehmen entdecken die Servicerobotik für sich

Längst sind die Zeiten vorbei, in denen die Servicerobotik sich ausschließlich im Bereich der universitätren Forschung abgespielt hat. So vermarktet beispielsweise die Polysius AG ein vollautomatisches Laborautomationssystem zur Qualitätssicherung im Zementherstellungsprozess. Die Audi AG forscht intensiv an Servicerobotern für die Teilekommissionierung in der Automobilindustrie. Die Harris Corp. nutzt Serviceroboter zur Bombenentschärfung und Infineon Technologies AG überwacht mit Hilfe von Servicerobotern die Luftqualität in Reinräumen.

Dabei sind prominente Kenner der Servicerobotik-Szene durchaus selbstkritisch, denn obgleich die Technologien an vielen Stellen bereits ausgereift sind, steckt die Servicerobotik in punkto Markterschließung noch in den Kinderschuhen. Zu häufig, so Professor Dr. Henrik I. Christensen, Inhaber des Robotiklehrstuhls „KUKA Chair

Der Leichtbauarm LWA-4 von SCHUNK, ist ein flexibel ein-setzbare Helfer beim Prüfen, Messen und Überwachen.

Der Leichtbauarm LWA-4 von SCHUNK, ist ein flexibel ein-setzbare Helfer beim...

of Robotics“ an der Technischen Hochschule Georgia Tech in Atlanta, sei bei bisherigen Entwicklungen der Markt ignoriert worden. Lösungen seien zwar technologisch ausgereift, für reelle Anwendungen jedoch schlicht zu teuer.

Der Markt fordert bezahlbare Lösungen

Er plädiert daher für einen Wechsel von der technologiegetriebenen Forschung hin zu markt- und preisorientierten Entwicklungen. Wenn Kostendimensionen eingehalten würden, so Christensen, könnten Serviceroboter ihre Märkte umfassend erschließen. Für Haushaltsroboter seien 200 bis 300 $ realistisch, im Gesundheitswesen liege die Kostengrenze bei rund 10.000 $. Ebenso bedeutend seien anwender- beziehungsweise verbraucherorientierte Schnittstellen, über die sich die Roboter auch von Robotik-Laien bedienen ließen. Zudem empfiehlt er, Serviceroboter gezielt für spezielle Anwendungen zu konstruieren. So müsse im Gesundheitswesen der Fokus eher auf Manipulation und Navigation gelegt werden, in der Logistik hingegen seien Zykluszeiten < 6 s sowie robuste und flexibel einsetzbare Greifer wichtig.

Aktueller Anwendungsbeispiele zeigen, dass gerade standardisierte Plattformen und Komponenten ideale Voraussetzungen bieten, um sowohl wirtschaftlich als auch qualitativ ausgereifte Lösungen zu entwickeln. Das gilt für Leichtbauarme oder flexibel einsetzbare Greifer ebenso wie für mobile Plattformen oder Steuerungen. So bietet der Kompetenzführer für Spanntechnik und Greifsysteme SCHUNK einen einzigartigen modularen Baukasten für unterschiedlichste Anwendungen in der Servicerobotik. Von der industrietauglichen Greifhand bis zum modulare Leichtbauarm umfasst der Systembaukasten des innovativen

Das vollautomatische Laborautomationssystem POLAB Shut-tle der Polysius AG wird zur Qualitätssicherung im Zement-herstellungsprozess eingesetzt. Im barrierefreien Labor arbei-ten Mensch und Roboter zusammen.

Das vollautomatische Laborautomationssystem POLAB Shut-tle der Polysius AG wird...

Familienunternehmens eine Vielzahl von Komponenten, aus denen sich im Handumdrehen geschickte Manipulatoren konstruieren lassen. Die MetraLabs GmbH aus Ilmenau hingegen hat sich auf mobile Plattformen spezialisiert, die innerhalb von Betrieben frei und kollissionsfrei navigieren können. Sie eignen sich für die Intralogistik ebenso wie für die Messung der Kontamination in Reinräumen.


Nutzerfreundliche Programmierung

Und auch in Sachen Steuerung tut sich viel: So hat die KEBA AG aus Linz eine nutzerfreundliche Steuerung für Leichtbauarme entwickelt, mit der sich der Aufwand für die Programmierung von Leichtbauarmen von mehreren Wochen auf einen halben Tag reduziert. „Auch wenn die Steuerung bisher noch nicht von Laien bedient werden kann, sind dennoch bereits rund 30 % des Weges zu diesem Ziel gegangen“, so Dr. Michael Garstenauer von KEBA. Aktuell arbeitet das Unternehmen bereits an einer intuitiven Steuerung mit dem Namen „Direct Move“. Sie ähnelt in der Handhabung der Bedienheit für die populäre Spielekonsole Wii. Statt Tasten und Koordinatensystem zeigt der Bediener mit einer Art Fernsteuerung nur noch Richtung und Orientierung der Armbewegung an. Auch Fraunhofer IPA arbeitet intensiv an anwenderfreundlichen Softwarelösungen. Für die Hardware-Plattform Care-O-bot 3 entickelte das Institut einen offene Hardwaretreiber in einem aktiv gepflegten Open Source Repository für den Leichtbauarm LWA-3 von SCHUNK. Der Treiber ersetzen die aufwändige Modellierung einer kolissionsfreien Armbewegung. Zudem ermöglicht eine Simulation die Visualisierung der Bewegungsabläufe, so dass Entwicklungen und Tests auch ohne reale

In der italienischen Kleinstadt Peccioli werden Service-roboter, wie das DustCart von der Scuola Superiore Sant’Anna aus Pisa, bereits im öffentlichen Raum ge-testet.

In der italienischen Kleinstadt Peccioli werden Service-roboter, wie das DustCart...

Hardware möglich sind.

Künfig sollen verbindliche Industriestandards, von der ISO-Norm, über die CE-Kennzeichnung bis hin zu nationalen Standards, wie sie derzeit in Südkorea entwickelt werden, den Marktzugang für Serviceroboter erleichtern. Eine erste Grundlage liefert bereits die Sicherheitsnorm DIN ISO EN 10218-1 (Industrieroboter – Sicherheitsanforderungen) für Roboter, in der Standards für eine Mensch-Roboter-Kooperation im industriellen Umfeld definiert wurde. Hierzu zählt beispielsweise, wie schnell sich Baugruppen bewegen und wie sie gegen unbeabsichtigtes Bewegen abgesichert sein müssen.

Auch Mensch passt sich an

Dass sich nicht nur Serviceroboter dem Menschen anpassen müssen, sondern auch der Mensch sein Verhalten ändert, wenn Serviceroboter eingesetzt werden, zeigen aktuelle Forschungen aus Großbritannien. Prof. Kerstin Dautenhahn von der Universität Herfordshire untersucht in einem „Robot-House“ wie sich Roboter im häuslichen Umfeld einsetzen lassen. Dabei hat sich gezeigt, dass Menschen keineswegs naiv agieren, sondern sich an den Roboter, dessen Eigenarten und Möglichkeiten anpassen. Von ähnlichen Ergebnissen berichtet Prof. Paolo Dario von der Scuola Superiore Sant’Anna in Pisa. In Feldversuchen setzt er Serviceroboter bereits in der italienischen Kleinstadt Peccioli ein, wo autonomen Roboter zur Müllentsorgung und zur Straßenreinigung genutzt werden. Auch hier ändern die Menschen ihr Verhalten abhängig

Die Universität Hertfordshire in Großbrinattien erforscht im „Robot House“, wie Menschen und Serviceroboter im häuslichen Umfeld interagieren.

Die Universität Hertfordshire in Großbrinattien erforscht im „Robot House“,...

von den Möglichkeiten, die der Serviceroboter bietet.

Neue Betätigungsfelder für Systemintegratoren und Support-Center

Experten gehen davon aus, dass sich mit einem Boom der Servicerobotik auch neue Betätigungsfelder in deren Umfed entwickeln werden. So sieht Prof. Alois Knoll von der Technischen Universität München in der Servicerobotik ein großes Potenzial für Systemintegratoren. Spezialisiert auf einzelne Anwendungsgebiete, könnten sie künftig die Lücke zwischen Herstellern und Anwendern schließen. Seiner Ansicht nach steckt gerade in der Systemintegration ein erheblicher Teil der Wertschöpfung, so dass die Funktion des Systemintegrators wirtschaftlich höchst interessant sein kann.

Ein weiteres Betatigungsfeld hat Dr. Amos Albert von der Robert Bosch GmbH identifiziert. Seiner Ansicht nach wird es in Zukunft immer mehr teilautonome Serviceroboter geben. Fehlt ihnen eine eigene Lösungsstrategie, können sie von einem zentralen Support unterstützt werden. Sogenannte „Click-Worker“ ließen sich ähnlich einem Call-Center organisieren. Sie schalten sich bei Bedarf auf den Roboter auf, lösen das Problem und entlassen den Roboter anschließend wieder in seine Autonomie. Noch weiter geht ein Konzept von Dr. Markus Waibel von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich. Er forscht an einem zentralen Wissensspeicher, in dem unzählige Daten, Modelle, Anwendungen und Programme hinterlegt sind, die Roboter bei Bedarf selbständig abrufen können. Der Gedanke dahinter ist verblüffend einfach: Sämtliche angeschlossenen Roboter, Entwickler und Systemintegratoren nutzen gemeinsam einen Pool mit erfolgreichen Lösungsstrategien und stellen ihrerseits selbst entwickelte Strategien in das System ein.

Facebook-Gruppe

Als Pionier der Modularen Robotik begleitet SCHUNK die Entwicklung der Servicerobotik bereits von Beginn an. Um zusätzlich zu den jährlich stattfindenden SCHUNK Expert Days on Service Robotis die Vernetzung innerhalb der Servicerobotik-Community weiter zu intensivieren, hat SCHUNK unter expertdays.schunk.com/facebook eine Facebook-Gruppe eingerichtet. Sie steht allen interessierten Unternehmen und Forschungseinrichtungen offen.

Leistungsdichte Manipulatoren, wie die Greifhand SDH-2 von SCHUNK, sind gefragte Module in der Servicerobotik. Bilder: SCHUNK

Der Leichtbauarm LWA-4 von SCHUNK, ist ein flexibel ein-setzbare Helfer beim Prüfen, Messen und Überwachen.

Das vollautomatische Laborautomationssystem POLAB Shut-tle der Polysius AG wird zur Qualitätssicherung im Zement-herstellungsprozess eingesetzt. Im barrierefreien Labor arbei-ten Mensch und Roboter zusammen.

In der italienischen Kleinstadt Peccioli werden Service-roboter, wie das DustCart von der Scuola Superiore Sant’Anna aus Pisa, bereits im öffentlichen Raum ge-testet.

Die Universität Hertfordshire in Großbrinattien erforscht im „Robot House“, wie Menschen und Serviceroboter im häuslichen Umfeld interagieren.

Das sicheres Greifen unterschiedlichster Objekte ist eine Herausforderung für Serviceroboter. Die Universität Bologna hat dafür eine antopomorphe Geifhand entwickelt.