Neue Wege in der Roboterprogrammierung mit Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) und Motion-Capture (MoCap)

 

Moderne Industrieroboter sind heute in der Lage, ihre Arbeitsschritte in direkter Zusammenarbeit mit dem Menschen zu verrichten. Dadurch lassen sich Roboter sehr flexibel in der Fertigung – sogar in gemischten Anlagen mit Mensch und Maschine – einsetzen. Demgegenüber steht jedoch ein sehr hoher Aufwand für die Programmierung, der Zeit und Expertenwissen voraussetzt. Um den zeitlichen Aufwand zu verringern und die Programmierung der Robotersysteme zu vereinfachen, soll im Laufe des vierjährigen Forschungsvorhabens an der Technischen Hochschule Nürnberg ein Methodenbaukasten zur Anwendungsreife entstehen. Mit dessen Hilfe können Industrieroboter auf einfache Art in kurzer Zeit programmiert werden und entsprechend der Programme mehrere Arbeiten ausführen.

Der Modellbaukasten setzt sich aus zwei Hauptkomponenten zusammen. Im ersten Teil entsteht ein Fertigungsbaukasten, der aus mehreren Teilaufgaben besteht. Diese Teilaufgaben sind zum Beispiel das Zureichen schwerer Bauteile oder das Vorpositionieren von Komponenten. Später können diese Teilaufgaben ohne Programmierkenntnisse zu ganzen Fertigungssequenzen kombiniert werden. Der zweite Teil wird aus einer intuitiven Offline-Roboterprogrammierung mit einem Motion-Capture-System (MoCap-System) bestehen. Dabei macht der Programmierer mit einem Eingabegerät, das ebenso gestaltet ist wie das Roboterwerkzeug, am realen Bauteil die gewünschte Bewegung und die Bearbeitungsposition dem Roboter vor. Mehrere Infrarot-Kameras beobachten die Bewegungen, sodass aus diesen gezeigten Positionen automatisch ein Roboterprogramm erzeugt wird. Das Roboterprogramm wird im Anschluss an den Roboter übertragen, der nun die Aufgabe ausführt.

 

Das beantragte Forschungsvorhaben wird in Kooperation mit zwei Forschungseinrichtungen, dem Nuremberg Campus of Technology (NCT) und dem Institut für Chemie, Material- und Produktentwicklung (OHM-CMP), an der TH Nürnberg bearbeitet. Das NCT verfügt über eine umfassende Kompetenz zum Thema Industrierobotik, im OHM-CMP laufen mehrere Forschungsarbeiten zum Thema Motion-Capture und Virtual-Reality. Alle für das Forschungsvorhaben notwendigen Geräte und Anlagen sind in den beteiligten Instituten vorhanden.  Die Verbindung des im Forschungsvorhaben gewählten Eingabemediums Offline-Motion-Capture und der intuitiven Roboterprogrammierung, bei der die Kollaboration von Mensch und Maschine im Vordergrund steht, stellt ein Novum dar. Neu ist weiterhin der Ansatz, die „groben“ Bewegungen des Roboters intuitiv und schnell mit MotionCapture zu programmieren und die Sensoren für eine automatische Korrektur im Nachbereich einzusetzen.