GoFa™ und SWIFTI™ – die neuen Cobots von ABB

Zusammen mit dem Zweiarm- und Singlearm-Yumi bilden GoFa und SWIFTI die nächste Generation von ABBs Cobots, die Schlüsselaufgaben einfach und sicher automatisieren.

Mit der Erweiterung seines Cobot-Portfolios will ABB nicht nur bestehende, sondern auch neue Anwender von Robotik dabei unterstützen, Automatisierung zu beschleunigen – angesichts von vier großen Megatrends, die Geschäftsabläufe verändern und die Automatisierung auch in neuen Wirtschaftssektoren vorantreiben: die Individualisierung von Kundenbedürfnissen, der Fachkräftemangel, die Digitalisierung und die zunehmende Unsicherheit durch unvorhersehbare Ereignisse, wie etwa die Corona-Pandemie.

Die vielseitigen Cobots der neuen Generation sind für den Einsatz in der Fertigung, in Logistikzentren und Lagerhäusern ebenso geeignet wie für den Einsatz in Werkstätten und kleinen Produktionsbetrieben. „Mit der überaus einfachen Inbetriebnahme und Bedienung unserer neuen Cobots unterstützen wir ihren Einsatz auch in Unternehmen, die bisher noch nicht daran gedacht haben, Roboter zu nutzen“, erläutert Dario Stojicic, Vertriebsingenieur und Spezialist für kollaborative Roboter im Bereich Robotics der ABB AG in Österreich.

GoFa und SWIFTI lassen sich intuitiv bedienen, sodass Kunden, die zum ersten Mal einen ABB-Roboter bedienen, der Einstieg deutlich erleichtert wird. Die Cobots sind innerhalb kürzester Zeit nach der Installation einsatzbereit, ohne dass für die ersten Schritte spezielle Trainings oder Kenntnisse notwendig wären. Zusätzlich werden den Anwendern umfassende Dokumentationen und Tutorials zur Verfügung gestellt. Dadurch haben Branchen mit geringem Automatisierungsgrad die Möglichkeit, umfassend von Automatisierung zu profitieren. Wer ein Tablet oder Smartphone bedienen kann, kann dank der ABB-Tools für ein schnelles Set-up auch ohne Schwierigkeiten die neuen Cobots programmieren.

GoFa kann dank der Lead-Through-Funktion komplett per Hand bewegt werden, um ein Programm zu erstellen. Die einzelnen Positionen werden über die Bedienschnittstelle ASI am Oberarm mittels individuell konfigurierbarer Tasten gespeichert.

Dario Stojicic
Vertriebsingenieur und Spezialist für kollaborative Roboter im Bereich Robotics der ABB AG in Österreich

„Mit ihren anwenderfreundlichen digitalen Werkzeugen, integrierten Sicherheitsmerkmalen und höheren Traglasten stehen unsere neuen Cobots für die Zukunft der Mensch-Roboter-Kollaboration. Die neue Generation von Cobots bietet mehr Unternehmen die Möglichkeit, repetitive, alltägliche und gefährliche Prozesse zu automatisieren sowie Produktivität und Flexibilität zu steigern. “

Für kollaborative Aufgaben bis 5 kg

Der kollaborative Roboter GoFa bzw. CRB 15000 ist dafür ausgelegt, direkt und kontinuierlich mit Menschen zusammenzuarbeiten. GoFa verfügt über eine Reihe von Merkmalen und Funktionen, die seinen Einsatz in der unmittelbaren Gegenwart von Menschen erlauben, ohne dass teure und sperrige Umhausungen oder Sicherheitszäune erforderlich sind. Intelligente Momenten- und Positionssensoren in allen sechs Gelenken beugen beispielsweise der Gefahr von Verletzungen vor, indem sie versehentliche Berührungen zwischen Mensch und Roboterarm erkennen und den Cobot binnen Millisekunden zum Stillstand bringen. „Die Möglichkeit, dass Mensch und Roboter dauerhaft und ohne Beeinträchtigung der Sicherheit einen Arbeitsbereich teilen und zusammen an denselben Aufgaben arbeiten, sorgt für maximale Flexibilität und Effizienz“, so Stojicic.

Mit einer Traglast von bis zu 5 kg stellt GoFa eine effektive Lösung für eine Vielzahl von Anwendungen dar, die von der Materialhandhabung und Maschinenbedienung über die Teilemontage und Verpackung bis hin zur Inspektion reichen. Ein weiteres bedeutendes Merkmal ist GoFas Reichweite von 950 mm, mit der er Lasten über größere Entfernungen präzise aufnehmen, bewegen und wieder absetzen kann. „Da GoFa Objekte über größere Entfernungen bewegt als andere Roboter seiner Klasse, kann GoFa dabei helfen, die Zahl der benötigten Cobots in einem bestimmten Arbeitsbereich zu reduzieren“, ergänzt Stojicic.

Der kollaborative Roboter GoFa ist für die unmittelbare Zusammenarbeit mit Menschen ausgelegt, ohne dass Umhausungen oder Sicherheitszäune erforderlich sind.

Höchstmaß an Flexibilität

Mit einem geringen Gewicht von 27 kg, einer Stellfläche von nur 165 x 165 mm und flexiblen Montagemöglichkeiten bietet GoFa alle Vorteile eines schlanken, kompakten und tragbaren Roboters – verbunden mit der Flexibilität, eine Automatisierung dort zu realisieren, wo sie benötigt wird. Dank seiner maximal möglichen Arbeitsgeschwindigkeit von bis zu 2,2 m/s eignet sich GoFa ideal für Montage- oder Pick&Place-Aufgaben, bei denen Objekte schnell und präzise von einem Ort zum anderen bewegt werden müssen.

„GoFa kombiniert Schnelligkeit und eine Traglast von 5 kg mit hoher Präzision und geringer Stellfläche. Dank seiner einfachen Installation und Programmierung kann GoFa schnell und problemlos jederzeit und überall eingesetzt werden, um Lücken in Produktionslinien zu schließen“, bringt es Stojicic auf den Punkt. „Dies bietet Anwendern aller Größenordnungen – von KMUs bis hin zu großen Unternehmen – die notwendige Flexibilität, um sich schnell an veränderte Bedingungen anzupassen und sofort auf neue Kundenanforderungen zu reagieren.“

SWIFTI wurde konzipiert, um die Lücke zwischen kollaborativen und Industrierobotern zu schließen.

Auf Sicherheit ausgelegtes Design

Ein kollaborativer Roboter muss über die notwendigen Sicherheitsfunktionen verfügen, die eine Verletzung von Personen verhindern. Dabei gilt es, die Geschwindigkeit des Roboters, seine kombinierte Masse, die Nutzlast sowie die Fähigkeit des Roboters schnell zum Stillstand zu gelangen, zu berücksichtigen. GoFas innovative, intelligente Achsen sorgen dafür, dass der Roboter bei Berührung mit einem Menschen automatisch zum Stillstand kommt. Die aus Kunststoff und Aluminium bestehenden Achsen sind außerdem abgerundet und bieten keine Quetsch- und Klemmstellen, in denen sich Gliedmaßen einklemmen können.

Ein weiteres Sicherheitsmerkmal ist ein integrierter visueller Sicherheitskonfigurator auf dem FlexPendant, dem intuitiven Programmierhandgerät von ABB. Die Tools der von den Industrierobotern von ABB bereits bekannten sicherheitszertifizierten Software SafeMove stehen für die neuen Cobots nun auch am Bedienhandgerät zur Verfügung und ermöglichen damit auch Erstanwendern eine sichere Konfiguration von Robotern. Mithilfe der Software lässt sich GoFa so einrichten, dass der Roboter sicher betrieben werden kann. Darüber hinaus verfügt GoFa über eine Statusanzeige, die je nach Betriebszustand des Roboters weiß, grün, gelb oder rot leuchtet. So kann auf einen Blick erkannt werden, ob sich der Roboter im Standby-Zustand befindet, gerade programmiert wird, in Betrieb ist oder angehalten wurde.

„Der ultimative Test für jeden kollaborativen Roboter ist die Frage, wie wohl und sicher sich Menschen fühlen, wenn sie neben ihm arbeiten. Darum muss das Design eines kollaborativen Roboters Vertrauen wecken und das sichere Gefühl vermitteln, dass alles getan wurde, um Personen vor Verletzungen zu schützen“, verdeutlicht Stojicic.

Bei SWIFTI kann der Roboterarm mithilfe eines Lead-Through-Gerätes (am Endeffektor des Roboters angebracht) in die erforderlichen Positionen geführt werden, die anschließend mithilfe des Bedienpanels gespeichert werden.

Kollaborative Aufgaben in der Geschwindigkeit eines Industrieroboters

Zudem erweitert ABB sein Sortiment an kollaborativen Robotern durch ein weiteres Mitglied. SWIFTI wurde konzipiert, um die Lücke zwischen kollaborativen und Industrierobotern zu schließen und eine sichere Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter in Anwendungen zu ermöglichen, die eine industrielle Geschwindigkeit, Genauigkeit und Robustheit erfordern. Er ist speziell für Anwendungen ausgelegt, bei denen Menschen sporadisch mit dem Roboter interagieren müssen. Ein typisches Beispiel für so eine „sporadische Interaktion“ des Menschen mit dem Roboter ist das Einbringen von Rohteilen in die Anlage und die Entnahme von Fertigteilen. Weitere Anwendungsbereiche für den Roboter sind Montage, Konfektionierung und Materialhandhabung sowie Schraub-, Einsetz- und Polieraufgaben.

„SWIFTI ist ein schneller und präziser kollaborativer Industrieroboter mit einer Geschwindigkeit von bis zu 5 m/s. Dies entspricht mehr als dem Fünffachen anderer Cobots in seiner Klasse und ist mit der Leistung von klassischen Industrierobotern vergleichbar. Auch mit seiner Wiederholgenauigkeit von 10 µm übertrifft er andere Cobots. So ist er in der Lage, Lasten mit gleichbleibender Präzision zuverlässig aufzunehmen, zu bewegen und wieder abzusetzen“, geht Stojicic ins Detail. Darüber hinaus verfügt er über eine Traglast von 4 kg und je nach Variante über eine Reichweite von 475 oder 580 mm.

Mithilfe der ABB-Software Wizard Easy Programming lassen sich innerhalb weniger Minuten auch ohne Vorkenntnisse Programme erstellen.

Sicheres Zonenkonzept

SWIFTI eignet sich für Aufgaben, bei denen ein Mensch anwesend sein muss, um den Vorgang zu überwachen oder Teile neu zu positionieren. Für solche Anwendungen waren in der Vergangenheit umfangreiche Sicherheitsmaßnahmen wie Zäune oder Umhausungen erforderlich, um Berührungen mit den sich schnell bewegenden Robotern zu verhindern. Dies wirkte sich nicht nur auf die Kosten und die Größe der Installation, sondern auch auf die Geschwindigkeit und Produktivität der Produktionslinie aus, da die Roboter jedes Mal angehalten werden mussten, damit ein Mensch den Arbeitsbereich betreten konnte.

Ein industrieüblicher Sicherheits-Laserscanner ist im Paket enthalten und sorgt gemeinsam mit der Sicherheitssoftware SafeMove Collaborative von ABB bei SWIFTI dafür, dass es zu keiner Berührung zwischen einem sich bewegenden Roboter und einem Menschen kommt, wodurch Verletzungen verhindert werden. Beide Technologien zusammen ermöglichen eine sichere Mensch-Roboter-Kollaboration, ohne die Notwendigkeit von physischen Barrieren. Sie stellen sicher, dass sich keine Person im Arbeitsbereich des Roboters befindet, während er sich bewegt.

Basierend auf einem bis zu 16 verschiedene Zonen umfassenden Sicherheitskonzept mit grün, gelb und rot definierten Bereichen reagiert der Roboter unterschiedlich, je nachdem in welcher Zone eine Person erkannt wird. Befindet sich eine Person beispielsweise in der grünen Zone, arbeitet der Roboter mit voller Geschwindigkeit und Reichweite. Betritt die Person die gelbe Zone, reduziert der Roboter seine Bewegung und Geschwindigkeit auf ein sicheres Maß. Ein Betreten der roten Zone bringt den Roboter vollständig zum Stillstand. So kann sich die Person sicher dem Roboter nähern, um zum Beispiel Teile zu laden oder zu entladen. Der Roboter verbleibt im Stillstand, bis die rote Zone wieder frei ist und kehrt erst zu seiner vollen Bewegung und Geschwindigkeit zurück, wenn die Person die grüne Sicherheitszone erreicht hat. Als zusätzliche Sicherung verfügt SWIFTI über eine Statusleuchte, an der der Betriebszustand des Roboters einfach abgelesen werden kann und die je nach Abstand der Person grün, gelb oder rot leuchtet. „Die Tatsache, dass eine physische Trennung zwischen Mensch und Roboter entfallen kann, senkt nicht nur die Gesamtkosten einer Installation, sondern spart auch Platz und schafft offenere Arbeitsumgebungen. So können Menschen freier agieren und ihre Aufgaben erledigen“, ergänzt Stojicic.

Keine Vorkenntnisse erforderlich

Ein Merkmal von GoFa und SWIFTI ist die einfache Bedienung und Installation. Die sicheren Arbeitsbereiche des Roboters sowie weitere Sicherheitsfunktionen lassen sich schnell und einfach mithilfe der anwenderfreundlichen SafeMove-App auf dem Bedienhandgerät FlexPendant definieren. „Unsere Cobots sind so konzipiert, dass sie den Einstieg in die Robotertechnik für Neulinge vereinfacht, aber selbst erfahrene Roboterprogrammierer werden die neuen Tools zu schätzen wissen“, bemerkt Stojicic.

Mithilfe der ABB-Software Wizard Easy Programming lassen sich für GoFa und SWIFTI innerhalb weniger Minuten Programme erstellen. Dazu müssen lediglich die entsprechenden Funktionsblöcke per Drag-and-drop auf das Display des FlexPendant gezogen werden. Die Blöcke repräsentieren bestimmte Aktionen wie das Anfahren einer Position, das Aufnehmen eines Objekts und das Wiederholen von Bewegungen. Auf diese Weise kann schnell und intuitiv eine Reihe von einfachen Prozessen erstellt werden, die der Roboter ausführen soll.

Eine weitere Unterstützung zur Programmierung der beiden Cobots stellt der Lead-Through-Modus dar. GoFa kann dabei komplett per Hand bewegt werden, um ein Programm zu erstellen. Die einzelnen Positionen werden über die Bedienschnittstelle am Oberarm (Arm-Side Interface, ASI) gespeichert. Die ASI verfügt über zwei individuell konfigurierbare Tasten sowie einen Leuchtring und erleichtert die Interaktion mit dem Anwender. So ermöglicht GoFa in Kombination mit dem Wizard Easy Programming eine deutlich schnellere Programmerstellung.

Bei SWIFTI kann der Roboterarm mithilfe eines Lead-Through-Gerätes, welches ähnlich einer „3D-Maus“ ebenfalls über drei Freiheitsgrade verfügt und das am Endeffektor des Roboters angebracht wird, in die gewünschten Positionen geführt werden. Nach dem Speichern der Positionen kann das Gerät entfernt und zur Programmierung weiterer SWIFTI-Roboter verwendet werden. „Durch den minimierten Einarbeitungsaufwand reduzieren diese Funktionen die Zeit und den Aufwand der Inbetriebnahme, die viele Unternehmen – insbesondere KMUs – davon abhalten, in eine robotergestützte Automatisierung zu investieren“, verdeutlicht Stojicic.

Benutzerdefinierte Skills

„Erfahrenere Anwender können weiterhin die Programmiersprache RAPID nutzen und den Roboter mit dem Joystick am ABB FlexPendant bewegen“, fährt der Cobot-Spezialist fort. Denn für Unternehmen mit spezielleren Programmieranforderungen lassen sich auch neue Wizard-Blöcke zur Ausführung spezifischer Aufgaben erstellen. Dazu steht die ABB Skill Creator-Software kostenfrei zur Verfügung. Sie wandelt Standard-RAPID-Programmierroutinen in Wizard-Blöcke um, die dann von Anwendern ohne Programmierkenntnisse verwendet werden können. Die benutzerdefinierten Blöcke, auch „Skills“ genannt, können zur Steuerung spezieller Greifer oder spezifischer Aktionen erstellt werden. Anwender können außerdem die Simulations- und Offline-Programmiersoftware RobotStudio von ABB verwenden.

Zukunft der Mensch-Roboter-Kollaboration

Auch mit ihrem äußeren Design stechen GoFa und SWIFTI hervor. Sie besitzen die gleiche grau-weiße Farbgebung wie die anderen kollaborativen Roboter von ABB und tragen das neue ABB-Symbol für kollaborative Roboter: die stilisierte Darstellung eines Roboters und einer menschlichen Hand, die zusammenarbeiten. Zusammen mit dem Zweiarm- und Singlearm-Yumi verfügt ABB nun über ein Cobot-Portfolio für unterschiedlichste kollaborative Anwendungen mit Traglasten von 0,5 bis 5 kg. Sie bilden die nächste Generation von ABBs Cobots, die dabei hilft, Schlüsselaufgaben einfach und sicher zu automatisieren.