Cobots: Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine

Einsatz von Cobots steigt, besonders in Asien

Statistiken der International Federation of Robotics (IFR) zeigen, dass die weltweite Einsatzrate von Cobots in Fabriken und Werkstätten stetig zunimmt. Mittlerweile kommen global gesehen pro 10.000 menschlichen Mitarbeitern 99 Cobots zum Einsatz. In China sind es sogar 140 Cobots pro 10.000 Arbeiter, in Südkorea sogar 800. Eine andere in Europa, China und den USA durchgeführte Studie kam zu dem Ergebnis, dass 84% aller Unternehmen in den nächsten zehn Jahren den Einsatz von Robotik verstärken wollen, wobei 85% von ihnen angaben, dass COVID-19 als beschleunigender Faktor für ihre Investitionspläne gewirkt hätte. Kein Wunder, denn kollaborative Roboter können nicht nur die Qualität und Effizienz der geleisteten Arbeit steigern, sondern auch die Sicherheit am Arbeitsplatz erhöhen und „social distancing“ erleichtern.

Unterschied zwischen Robotern und Cobots

Während industrielle Roboter menschliche Arbeiter ersetzen, sind Cobots dazu entworfen, Seite an Seite mit ihren menschlichen Kollegen zu arbeiten. Ein Cobot kann Mitarbeiter bei Arbeiten unterstützen, die für sie möglicherweise zu gefährlich, anstrengend oder langwierig sind, und so einen sichereren und effizienteren Arbeitsplatz schaffen, ohne Arbeitstätigkeiten zu ersetzen, die mit der tatsächlichen Herstellung eines Produktes oder dem Erbringen von Dienstleistungen  verbunden sind.

Darüber hinaus sind Cobots in der Regel einfacher zu programmieren als Industrieroboter, da sie im Job „lernen“ können. Ein Fabrikarbeiter kann einen Cobot einfach neu programmieren, indem er den Arm entlang der gewünschten Spur bewegt. Von dort aus wird sich der Cobot an die neue Bewegung „erinnern“ und sie selbst wiederholen können. Aufgrund ihrer Größe und ihrem Einsatz in unmittelbarer Nähe zum Menschen sind Cobots nicht für die schwere Fertigung ausgelegt, sondern werden eher in Bereichen wie dem Be- und Entladen von Maschinen oder beim Kommissionieren der richtigen Teile für die Montage eingesetzt.

Emili: Kommunikation durch Gesten und Mimik

Im Gegensatz zu traditionellen Robotern sollen Cobots wesentlich intuitiver zu bedienen sein. So zum Beispiel die vom Fraunhofer Institut für Materialfluss und Logistik entwickelte „Emili“ (Ergonomischer, mobiler, interaktiver Ladungsträger für die Intralogistik), die mittels Gesten gesteuert wird und mit Gesichtsausdrücken „kommuniziert“.

Es handelt sich dabei um eine autonom rollende Kiste, welche die genauen Maße eines Kleinladungsträger (KLT) besitzt und somit einfach stapelbar und transportierbar ist. Fährt sie jedoch ihr Fahrwerk aus, dann wird sie zu einem Fahrerlosen Transportfahrzeug (FTF). Über ein Wearable, das der Benutzer am Körper trägt, kann er Emili zu sich heranwinken und ihr dann, ebenfalls mit Gesten, die gewünschte Arbeitshöhe zu verstehen geben, auf die ihr Behälter hochgefahren werden soll. Falls nötig, ist auch die Bedienung über eine App per Smartphone oder AR-Brille möglich.

Ein freundliches Gesicht erleichtert die Zusammenarbeit

Zusätzlich ist der kleine kistenförmige Cobot Emili auf seiner Vorderseite mit einem E-Paper-Display ausgestattet. Dieser zeigt ein stilisiertes Robotergesicht, das je nach Status entweder lächelt oder eine traurige Mine aufsetzt. Falls Emili einen Befehl nicht versteht, gibt sie dies mit einem verdutzten Gesicht zu verstehen. Bei Wartungsbedarf lässt sie die Mundwinkeln nach unten hängen, woraufhin der User per App eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Behebung des Problems erhält.

Die Idee mag simpel klingen, doch dient sie einem wichtigen Zweck, denn neben der Technologie selbst muss auch die Akzeptanz und gute Kollaboration zwischen Mensch und Maschine sichergestellt werden. Nur so kann diese Technologie tatsächlich zu einer Optimierung der Arbeitsabläufe und einer erhöhten Arbeitsqualität für Mitarbeiter führen. Der eine oder andere „liebevolle Blick“ zwischen Mensch und Maschine hilft dabei sicherlich, „Teamgeist“ aufzubauen.

Kaffee kochen, Pflanzen pflücken, Patienten helfen

Die Anwendungsmöglichkeiten für Cobots sind schier unendlich. Mittlerweile kommen kollaborative Roboter nicht nur in der industriellen Produktion und der Logistik zum Einsatz, sondern beispielsweise auch in der Gastronomie oder der Medizin.

Der vom deutschen Robotik-Unternehmen Rethink Robotics entwickelte „Sawyer“ hat einen abwechslungsreichen Karrierepfad vorzuweisen. So arbeitet er beispielsweise als Barista im „Cobot Café“ des Roboter-Mietservices RobShare oder hilft im Rahmen des Projekts „GROWBOT“ (Grower-Reprogrammable Robot for Ornamental Plant Production Tasks) Gewächshausmitarbeitern beim Pflücken von Pflanzen am Londoner King’s College.

In Zeiten der Corona-Pandemie kommt Sawyer sogar als Krankenpfleger zum Einsatz. Gemeinsam mit der US Healthcare Association, ausgewählten Kliniken und dem Unternehmen Cobot Team arbeitete Rethink Robotics eine Lösung aus, mit der Sawyer als medizinischer Assistent eingesetzt werden kann. Je nach den Messwerten der Instrumente kann Sawyer die erforderlichen Tasten der medizinischen Geräte drücken, die zugeführte Luft des künstlichen Lungenbeatmungsgeräts erhöhen oder verringern, die Taste drücken, um den Arzt zu rufen usw. Somit wird die von Ärzten verbrachte Zeit in der Nähe von infektiösen Patienten signifikant reduziert.

Cobot-betriebene COVID-19 Teststation

Ein Unternehmen in Texas hat es sich zum Ziel gesetzt, eine ganze COVID-19-Teststation zu gestalten, die nur von Cobots bedient wird. Durch Automatisierung des Test-Prozesses soll der Personalmangel behoben und somit mehr Tests und schnellere Testergebnisse ermöglicht werden. Gemeinsam mit dem ARM-Institut (Advanced Robotics for Manufacturing) hat das Unternehmen Wilder Systems aus Austin, Texas, binnen fünf Monaten ein komplettes Roboter-Testsystem aufgebaut. Während ein typisches Testlabor derselben Größe etwa 280 Tests pro Tag ausführen kann, schafft das Robotersystem mit derselben Anzahl an Mitarbeitern und PCR-Geräten bis zu 2.000 Proben pro Tag, was eine siebenfache Steigerung bedeutet.

Cobot als Copilot

Doch auch im Bereich Logistik und Transport sind die Möglichkeiten längst noch nicht ausgeschöpft. Der Frachttransport per vollautomatisierten Drohnen mag wohl noch einige Jahre zur Ausreifung brauchen, doch nun verspricht eine neue Roboter-Innovation Optimierungspotenzial: der Cobot-Copilot. Das Boeing-Unternehmen Aurora Flight Sciences hat die Lösung Aircrew Labor In-Cockpit Automation System (ALIAS) entwickelt, um die menschliche Flugzeugbesatzung zu entlasten. ALIAS besteht aus einem UR3-Roboterarm (vom dänischen Universal Robotics hergestellt), kombiniert mit einem Tablet-Interface mit Spracherkennung für Piloten sowie Flugsteuerungs- und Missionssoftware. Nach mehreren erfolgreichen Simulationen wurde ALIAS bereits auch in echten Flügen getestet, so zum Beispiel im Helikopter Cessna Caravan.

Sie werden stärker und schneller

Zuletzt schaffte es das schwedisch-schweizerische Technologieunternehmen ABB mit seinen neuen Cobots GoFa und SWIFTI in die Schlagzeilen der Logistikmagazine. Seinen ersten Cobot debütierte ABB 2015 mit dem YuMi, der wahlweise in ein- oder zweiarmiger Ausführung verfügbar ist. YuMi arbeitet heute weltweit gemeinsam mit Menschen in Fabriken, Werkstätten und Laboren und erledigt Aufgaben wie das Verschrauben und Montieren von Bauteilen, das Herstellen von Ventilen und USB-Sticks oder die Auswertung von Covid-19-Tests in Laboren. Während YuMi lediglich eine Traglast von 0,5 kg hatte, können die neuen Modelle GoFa und SWIFTI 4,5 kg bzw. 4 kg stemmen und ermöglichen so eine Vielzahl neuer Einsatzmöglichkeiten. So hofft ABB, dass die Cobots nun auch in den Bereichen Elektronik, Gesundheitswesen, Konsumgüter, Logistik sowie der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie zum Einsatz kommen werden.

Die Zukunft der Mensch-Maschine-Kollaboration

Für die nahe Zukunft werden dem globalen Cobot-Markt rasante Zuwächse prognostiziert. Obwohl auch diese Branche im Pandemiejahr 2020 Umsatzeinbußen von 11,3 % sowie eine Verringerung der Auftragsvolumen um 5,7 % verzeichnen musste, sehen die Analysten einer Studie von Interact Analysis eine V-förmige Erholung voraus. Bereits 2021 soll es trotz aller Turbulenzen zu einem Wachstum von 20% kommen, bis 2028 soll immerhin eine Wachstumsrate von 15-20% aufrechterhalten werden. Im Jahr 2020 wurden mehr als 50% aller Cobots nach Asien geliefert – die raschere Erholung von den Auswirkungen von COVID-19 in asiatischen Ländern wirkt sich somit positiv auf die Prognosen aus.

Ob man in den neuartigen Maschinen nun eine Bedrohung von Arbeitsplätzen oder andererseits eine Verbesserung der Arbeitsbedingungen sehen will, sei dahingestellt – Tatsache ist, dass unsere neuen Roboter-Kollegen einen immer wichtigeren Teil des Arbeitsalltags ausmachen werden und bei Überlegungen zur Effizienzsteigerung auf jeden Fall in Betracht gezogen werden sollten.