Hybride Montageanlage

In Kooperation mit EDAG Production Solutions aus Fulda entwickelte und errichtete der Lehrstuhl für Produktionssysteme der Ruhr-Universität Bochum eine vollständig vernetzte, hybride Montageanlage mit einem funktionalen virtuellen Abbild. Der Fokus der Forschung liegt auf der Optimierung einzelner Teilsysteme sowie auf der Simulation von Arbeitsplätzen für die Mensch-Roboter-Kollaboration.

Die hybride Montageanlage „COssembly“ besteht aus insgesamt acht Industrierobotern und verschiedenen Assistenzsystemen. Fünf der acht Roboter sind speziell für die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) ausgelegt, was eine Zusammenarbeit an schutzzaunlosen Arbeitsplätzen ermöglicht. Um die Forschung im Bereich der hybriden Montage voranzutreiben, sind auch zwei manuelle Arbeitsplätze in das Produktionssystem integriert. Damit können Generatoranschlusskästen für Photovoltaikanlagen als typische Produkte der Elektronikindustrie in einer MRK-Umgebung hergestellt werden.

Die „COssembly“ unterscheidet sich von herkömmlichen industriellen Produktionsanlagen durch ihre heterogene Systemstruktur. Die Montageanlage kombiniert hauptsächlich MRK-fähige Roboter verschiedener Herstellerinnen und Hersteller mit leistungsfähigen Assistenzsystemen. Zum Beispiel arbeiten Mitarbeitende direkt mit einem Fanuc CR-7iA-Roboter zusammen, um Kabeldurchführungen zu befestigen, während das mobile Robotersystem Kuka KMR iiwa die elektrischen Verbindungselemente vorpositioniert, bevor der kollaborative Zweiarm-Roboter YuMi von ABB die abschließende Spannungsprüfung durchführt. Neben dem Aufbau der funktionsfähigen Demonstrationsanlage wurde auch ein funktionales virtuelles Abbild der COssembly erstellt. Dadurch konnten das Sicherheitskonzept und die Funktionalität der vernetzten Teilsysteme vorab simulativ validiert werden.

Das hybride Montagesystem COssembly bietet vielfältige Möglichkeiten für Untersuchungen in der Industrie- und Grundlagenforschung, da es eine breite Palette von Roboter- und Assistenzsystemen einsetzt. Aktuelle Forschungsvorhaben beschäftigen sich u. a. mit dem ortsflexiblen Einsatz der mobilen Roboterplattform, der automatisierten Materialbereitstellung und Feinlokalisierung des mobilen Roboters Kuka KMR iiwa in der Produktionsumgebung. Zukünftige Forschung zielt darauf ab, das Einsatzspektrum der Roboterplattform auf die mobile Wartung und Instandhaltung des hybriden Montagesystems auszuweiten. Die Integration zusätzlicher Sensorik soll den bidirektionalen Datenaustausch zwischen der COssembly und dem virtuellen Abbild ermöglichen, um Echtzeit-Sensordaten in das virtuelle Modell zurückzuführen.

Das virtuelle Abbild der Montageanlage soll auch zur Entwicklung von Planungswerkzeugen für hybride Montagesysteme mit MRK-Arbeitsplätzen genutzt werden. Dabei werden die Auslegung von Arbeitsplatzumgebungen für den sicheren Wechsel zwischen Mensch und Cobot sowie die Simulation neuer MRK-Sicherheitskonzepte betrachtet. Diese Erkenntnisse sollen in Schulungsangebote einfließen und die Akzeptanz des Einsatzes kollaborativer Roboter in schutzzaunlosen Arbeitsräumen weiter steigern