Eine menschlicher Mitarbeiter setzt zum High-Five mit einem Roboterarm an.

Die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine ist noch lange nicht perfektioniert. Bild: Daimler und Benz Stiftung, Shutterstock/Kathy Hutchins

| von Harald Weiss

Anfang der 2000er Jahre kamen erste Roboter auf den Markt, die nicht mehr in Gitterkäfigen gehalten werden mussten. Ihre Nutzung war anfangs überwiegend experimentell und weniger für das direkte Produktionsumfeld geeignet. Trotzdem war die Euphorie groß. Viele Experten projizierten eine Welt humanoider Roboterkollegen an die Wand, der Mensch drohte mehr und mehr ins Hintertreffen zu geraten.

Problembehaftete Zusammenarbeit

Inzwischen hat der Hype zu einer Einsatzbreite geführt, die nahezu das Gegenteil der einstigen Erwartungen widerspiegelt. „Das zu Beginn dieser Diskussion oft dominierende Bild, dass Mensch und Roboter eng Hand in Hand arbeiten, ist nur in ganz wenigen Fällen sinnvoll“, sagt beispielsweise Wilhelm Bauer vom Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO). Das liege unter anderem daran, dass weiter erhebliche Funktionsprobleme existieren.

„Cobots haben noch immer nicht das komplexe Fingerfertigkeitsgefühl des Menschen. Viele Arbeiten können sie nicht übernehmen“, bestätigt Maya Xiao, eine auf Handhabungssysteme spezialisierte Analystin beim britischen Marktforscher Interact Analysis. Diese Erfahrung musste auch Tech-Enthusiast Elon Musk machen, der in seinem kalifornischen Werk nur noch Roboter arbeiten lassen wollte. Doch nach einer Serie von Pannen und Stillständen twitterte er: „Die exzessive Automation bei Tesla war ein Fehler … Menschen sind unterbewertet!“

Enormes Marktpotenzial

Trotzdem: Der Cobot-Markt explodiert förmlich. Laut ABI Research erreichte der Umsatz mit diesen Systemen 2019 rund eine Milliarde US-Dollar, bis 2035 soll er auf 24 Milliarden Dollar anwachsen. Dabei beträgt der Anteil der Cobots am gesamten Robotermarkt gerade mal fünf Prozent. Marktführer ist der dänische Cobot-Pionier Universal Robots mit einem Anteil von 59 Prozent und 42 000 installierten Systemen.

Abnehmer sind unter anderen PSA, Ford, Nissan, Opel und Continental. Nummer zwei und drei sind Techman aus Taiwan (10.000 Einheiten) und Doosan aus Südkorea (2000). Darüber hinaus gibt es mehr als ein halbes Dutzend Anbieter – neben klassischen Roboterherstellern wie Kuka, ABB, Fanuc und Yaskawa finden sich darunter auch Startups wie Franka Emika und Yuanda.

IFR-Klassizifierung: Welcher Begriff steht wofür?

Koexistenz: kein Gitter, aber auch kein gemeinsamer Arbeitsbereich

Sequenzielle Kollaboration: Cobot und Mensch sind beide im selben Bereich aktiv, aber ihre Tätigkeiten sind aufeinanderfolgend

Kooperation: Cobot und Mensch arbeiten zeitgleich am selben Teil, beide sind in Bewegung

Interaktive Kollaboration: Cobot reagiert in Echtzeit auf die Bewegungen und Tätigkeiten des Menschen

Das Epizentrum der Cobots

Dänemark will mithilfe von Universal Robots (UR) seine international führende Rolle bei den Cobots weiter ausbauen. Erst im Februar wurde ein Cobot-Hub eröffnet. Dabei handelt es sich um eine 32.000 Quadratmeter große Einrichtung, die der Entwicklung und dem Prototyping von Cobots dienen soll. Finanziert wird das Projekt von Teradyne, der Muttergesellschaft von UR, sowie von Mobile Industrial Robots (MiR) und dem dänischen Finanz- und Wirtschaftsministerium.

„Wir sind sehr stolz darauf, dass hier in Odense der weltweit größte Cobot-Hub entsteht“, sagte Dänemarks Wirtschaftsminister Simon Kollerup anlässlich der Eröffnung. Dänemark hat sich bereits zum weltweiten Cobot-Epizentrum entwickelt. Laut der Odense Robotics Association arbeiten knapp 9000 Personen direkt in der Herstellung dieser Roboter, bis 2025 soll ihre Zahl auf 25.000 ansteigen.

Hauptnutzen ist nicht die Kollaboration

Der weltweite Boom der kollaborativen Roboter wird durch einen kontinuierlichen Preisverfall von drei bis fünf Prozent jährlich beflügelt. 2015 betrug laut ABI der Durchschnittspreis eines Systems noch 28.000 US-Dollar, bis 2025 soll er auf 17.500 Dollar fallen. Trotzdem existieren nach wie vor Hemmnisse. „Die Innovationen bei der Hardware sind weiterhin zu schwach, um die bestehenden Anwendungsprobleme zu lösen“, sagt zum Beispiel ABI-Analyst Rian Whitton.

Seiner Ansicht nach kommt der Hauptnutzen beim Einsatz von Cobots nicht von der vielgepriesenen Kollaboration, sondern von Vorzügen gegenüber anderen Automatisierungs-Tools. Hierzu zählen vor allem die einfache Programmierung der Geräte, ihre Handhabung sowie die Einsatzmobilität. Hinzu kommt ein deutlich geringerer TCO im Vergleich zu anderen Automatisierungseinrichtungen. „Cobots sind keine Topperformer, sie haben bei Weitem nicht die Geschwindigkeit und Leistungskraft wie andere automatische Systeme. Erst wenn sich dieser Nachteil ausgleicht, wird es eine Art Dammbruch bei den Anwendungen geben“, glaubt Whitton.

Sicherheitsaspekte hemmen die Verbreitung

Allerdings: Neue Sensortechnologien ermöglichen es auch klassischen Industrierobotern, sicherer mit Menschen zusammenzuarbeiten. Praktisch alle Industrieroboter-Hersteller haben inzwischen entsprechende Funktionen für Safety-Zonen im Bewegungsraum ihrer Geräte integriert. Zur Überwachung kommen immer neuere Lösungen auf den Markt – von der Trittschutzmatte über kompakte Laserscanner und 3D-Vision-Systeme bis hin zu Radarlösungen.

„Die Anwendungen überlappen sich mehr und mehr, so dass die klassische Segmentierung zunehmend verschwindet“, erläutert Xiao die Situation. Gerade die Sicherheit ist für die weitere Cobot-Ausbreitung noch immer ein Problem. Laut International Federation of Robotics (IFR) müssen Cobots die ISO 10 218-1 in Verbindung mit ISO TS 15 066 erfüllen. Darin sind maximale Geschwindigkeit und biomechanische Grenzwerte definiert.

Gegenseitiges Lernen

In engen kollaborativen Szenarien reichen die klassischen Detektionslösungen dafür nicht aus – es müssen Kräfte, Geschwindigkeiten und Verfahrwege überwacht und erforderlichenfalls beschränkt werden, um Berührungen zwischen Mensch und Maschine zu vermeiden. Zum Einsatz kommen unter anderem Laserscanner, Vision-Systeme oder auch andere Verfahren wie Ultraschall und sogar Radar.

Zu einer umfassenden Sicherheitslösung gehören freilich nicht nur technische Maßnahmen bei den Cobots, sondern auch gezielte Trainings und Verhaltensmaßnahmen für Mitarbeiter. In einem Leitfaden von Fanuc heißt es: „Obwohl beim Design von Cobots höchste Anforderungen an die Sicherheit gestellt werden, dürfen die Mitarbeiter niemals vergessen, dass jede Kollaboration Risiken enthält. Das heißt, es ist immer erhöhte Aufmerksamkeit geboten.“ Beide Seiten müssen weiterhin viel voneinander lernen.

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