Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
KMUmanoid: Einsatzpotenziale und Handlungsempfehlungen für Humanoide Roboter im Mittelstand
In Kürze
Das Projekt KMUmanoid des Fraunhofer IPA zielte darauf ab, Humanoide Roboter für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) in Deutschland und Europa zugänglicher zu machen. Es wurden Anwendungen identifiziert und in Simulationen prototypisch umgesetzt, um die Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit zu untersuchen. Zu den Ergebnissen gehören die Umsetzung eines Materialtransport-Szenarios mit einem Unitree G1 sowie zwei praxisnahe Leitfäden für den sicheren und wirtschaftlichen Einsatz Humanoider Roboter.
Im Detail
Das Projekt KMUmanoid, gefördert vom Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg, hatte das Ziel, kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) wertvolle Informationen und Entscheidungshilfen für den Einsatz von humanoiden Robotern bereitzustellen. Denn während große Unternehmen bereits erste Tests mit dieser innovativen Technologie durchführen, bleibt der Mittelstand oft außen vor.
Projektergebnisse:
- Use-Case-Entwicklung: Die drei exemplarischen Anwendungen »Materialtransport«, »Kommissionieren« und »Montage« wurden in Simulationen und die erste als Demonstrator-Use-Case implementiert.
- Sicherheit: Für jede Anwendung identifizierte das Projektteam Sicherheitsrisiken, und entwickelte Maßnahmen bzw. Empfehlungen an Hersteller, Integratoren und Anwender zur Risikominderung.
- AR-Technologien: Eine Visualisierung basierend auf Augmented Reality unterstützt bei der Planung, indem sie Arbeitsbereiche und Roboter in der Arbeitsumgebung visualisiert. Sie unterstützt auch bei der Risikobeurteilung, indem sie Gefahrenräume, Sicherheitsabstände oder Bewegungsbahnen aufzeigt
Leitfaden zur Sicherheit
Von Humanoiden geht ein hohes Risiko durch Kollisionen aus, wenn sie dem Menschen nahekommen. Sicherheitstechnologien entsprechen noch nicht dem Standard stationärer kollaborativer Roboter und müssen erprobt werden. Auch aktuelle Normen gehen auf diese Roboterart noch nicht ein. Eine besondere Herausforderung ist KI-gestützte Software für Sicherheitsaufgaben, die sehr zuverlässig sein muss. Daher sollte dem Einsatz Humanoider Roboter eine Beratung durch Sicherheitsfachleute zugrunde liegen und aktuelle Entwicklungen in der Normung sollten verfolgt werden.
Empfehlungen für Anwender und Integratoren:
- Wo möglich, Abstände zwischen Mensch und Roboter vorsehen
- Risiken durch den Einsatz mehrerer ineinandergreifender Maßnahmen reduzieren, solange sichere Steuerungsfunktionen nicht verfügbar sind
- Alle Personen schulen, die mit dem Roboter Kontakt haben könnten
Empfehlungen für Hersteller:
- Auslegung von Software- und KI-gestützten Sicherheitsfunktionen nach verfügbaren Standards sowie Nutzung multipler Sensoren und Sensorfusion
- Integration von Cobot-Sicherheitsfunktionen wie Achsgeschwindigkeiten, TCP-Geschwindigkeit, Kraft- und Arbeitsraumbegrenzung
- Maßnahmen zur Reaktion auf Unvorhersehbares und eine leicht erreichbare Stoppmöglichkeit
Vorgehen des Fraunhofer-IPA-Teams:
Wenn es nicht eine zentrale, wirksame Sicherheitsfunktion gibt, sollten mehrere Maßnahmen stufenweise kombiniert werden.
Leitfaden zur Wirtschaftlichkeit:
Die Wirtschaftlichkeit einer Anwendung mit Humanoiden ist unabdingbare Grundlage für deren Einsatz.
Einflussfaktoren für eine wirtschaftliche Anwendung:
Momentan sind noch erhebliche Aufwände für das Engineering und das Training des Roboters zu erwarten, die individuell betrachtet werden müssen. Wenn mehrere Roboter die einmal umgesetzte Anwendung ausführen, sinkt die Amortisationszeit. Auch sind aktuell Aufgaben mit geringerer technischer Komplexität schneller wirtschaftlich umsetzbar als solche mit hoher Komplexität. Zusätzlich ist die Auslastung des Roboters ein wichtiger Faktor.
Unterstützung durch Augmented Reality:
Bei der Planung und Bewertung von Anwendungen kann ebenfalls eine Visualisierung in Augmented Reality unterstützen. So kann beispielsweise ein Roboter an einem existierenden Arbeitsplatz visualisiert werden und Arbeitsräume und Greifreichweiten werden überprüfbar. Auch neue, für den Einsatz humanoider Roboter gestaltete Arbeitsplätze können in eine Werkshalle hineinprojiziert werden.
Beispielanalysen:
Anhand von Beispielanwendungen kam das Forschungsteam auf Amortisationszeiten zwischen 2,6 und 7,8 Jahren für die oben erwähnten Anwendungsszenarien. Diese Spanne zeigt, dass die Wirtschaftlichkeit sehr individuell betrachtet werden muss.
Sprechen Sie uns an!
Möchten Sie mehr über Humanoide Roboter erfahren und spezifische Einsatzmöglichkeiten für Ihr Unternehmen erarbeiten? Kontaktieren Sie uns für eine maßgeschneiderte Machbarkeitsanalyse.