Ein kollaborativer Roboter ist ein Roboterarm, der für die direkte Interaktion mit menschlichen Arbeitern innerhalb eines gemeinsamen Arbeitsbereichs konzipiert ist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Industrierobotern, die isoliert hinter Schutzvorrichtungen arbeiten, sind Cobots ausgestattet mit:
Kraftbegrenzende Sensoren , die den Arm bei Kontakt stoppen
Rundere, glattere Designs zur Minimierung des Verletzungsrisikos
Geringere Nutzlast und Geschwindigkeit im Vergleich zu industriellen Pendants (typischerweise 3–16 kg Nutzlast)
Einfache Programmierung – oft durch manuelle Steuerung oder einfache Schnittstellen erlernbar
Kompakte Grundfläche für flexiblen Einsatz
Die Internationale Organisation für Normung (ISO) definiert vier Arten von kollaborativen Vorgängen gemäß ISO/TS 15066: sicherheitsbewerteter überwachter Stopp, Handführung, Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung sowie Kraft- und Kraftbegrenzung.
Cobots vs. traditionelle Industrieroboter
表格
Besonderheit |
Kollaborativer Roboter (Cobot) |
Traditioneller Industrieroboter |
Sicherheit |
Eingebaute Kraftbegrenzung, funktioniert ohne Käfige |
Erfordert Sicherheitszäune und Verriegelungen |
Nutzlast |
Typischerweise 3–16 kg |
Bis zu Hunderte von kg |
Geschwindigkeit |
Langsamer (für Menschen ungefährliche Geschwindigkeiten) |
Hochgeschwindigkeitsbetrieb |
Programmierung |
Handgeführt, Tablet-basiert, keine Codierung |
Offline-Programmierung, Ingenieure gesucht |
Fußabdruck |
Kompakt, mobil, mehrfach einsetzbar |
Große Stellfläche, feste Installation |
Kosten |
15.000 – 60.000 US-Dollar |
50.000 – 200.000 und mehr |
Am besten für |
Vielfältige, flexible Aufgaben mit geringem Volumen |
Umfangreiche, sich wiederholende, anspruchsvolle Aufgaben |
Sicherheit: Die vier kollaborativen Betriebsmodi (ISO/TS 15066)
Sicherheitsbewerteter überwachter Stopp – Der Roboter stoppt automatisch, wenn ein Mensch den kollaborativen Arbeitsbereich betritt. Die Arbeit wird wieder aufgenommen, wenn der Mensch geht.
Handführung – Der Bediener führt den Roboterarm mithilfe eines Handgeräts physisch durch eine Aufgabe. Der Roboter bewegt sich nur mit menschlichem Input.
Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung – Der Roboter verlangsamt die Geschwindigkeit, wenn sich eine Person nähert, und stoppt, wenn der Mindestabstand unterschritten wird.
Leistungs- und Kraftbegrenzung – Die kinetische Energie des Roboters wird durch mechanische und Software-Grenzwerte auf sichere Werte begrenzt. Selbst wenn es zu einem Kontakt kommt, werden Verletzungen verhindert.
Schlüsselanwendungen kollaborativer Roboter in der Fertigung
1. Maschinenpflege
Die Maschinenbeschickung – das Be- und Entladen von Teilen von CNC-Maschinen, Spritzgussmaschinen, Pressen oder anderen Geräten – ist eine der häufigsten Cobot-Anwendungen. Ein einziger Cobot kann mehrere Maschinen im „Licht-Aus“-Betrieb bedienen, reduziert die durch menschliche Ermüdung verursachte Schwankung der Zykluszeit und gibt erfahrenen Maschinisten die Möglichkeit, sich auf Einrichtung, Programmierung und Qualität zu konzentrieren. Beispiel: Ein mittelständischer Automobilzulieferer setzt einen UR10e-Cobot zur Bedienung von zwei CNC-Drehmaschinen ein und berichtet von einer Steigerung der Maschinenauslastung um 40 %.
2. Montage
Die Cobot-unterstützte Montage ermöglicht menschlichen Arbeitern die Bewältigung komplexer Schritte, während der Cobot sich wiederholende Unterbaugruppen wie Schrauben mit Drehmomentkontrolle, Schnappmontage von Kunststoffkomponenten, Einpressen von Lagern und Kitting übernimmt. Cobots mit integrierten Vision-Systemen können die Anwesenheitsprüfung und Ausrichtungsprüfung von Teilen durchführen und so die Fehlerquote erheblich senken.
3. Qualitätsprüfung
Cobots, die mit Kameras, Laserscannern oder taktilen Sensoren ausgestattet sind, führen Dimensionsmessungen, Oberflächendefekterkennung, Drehmomentüberprüfung und Inline-Gut/Schlecht-Sortierung durch. Die Programmierbarkeit des Cobots ermöglicht unterschiedliche Inspektionsroutinen für verschiedene Produkt-SKUs und eignet sich daher ideal für Umgebungen mit hohem Mix und geringem Volumen.
4. Verpackung und Palettierung
Die Endverpackung profitiert von einem schnellen Wechsel zwischen verschiedenen Produkt-SKUs, konsistenten Stapelmustern, die Transportschäden reduzieren, und einer geringen Stellfläche, die ohne große Neugestaltung in bestehende Förderlinien passt.
5. Materialhandhabung und -transfer
Cobots transportieren Teile zwischen Arbeitsstationen per Pick-and-Place, Be- und Entladen von Trays für die Stapelverarbeitung und Materialtransfer zwischen Zellen mit AGV/AMR-Integration
