Roboter testet Spülmaschinen bei Bosch und Siemens
Bevor eine Spülmaschine auf den Markt kommt, muss sie Hunderte Testzyklen überstehen. Für die Mitarbeiter von Bosch und Siemens Hausgeräte ist das nervtötend. Deswegen hat der größte Hausgerätehersteller Europas vom Fraunhofer-Institut einen Spülroboter entwickeln lassen.
Rund um die Uhr bedient der Fraunhofer-Roboter die Spülmaschine: Er öffnet die Tür, legt Schmutz und Spülmittel nach und startet das Programm.
Foto: Fraunhofer IPA
Es gibt Jobs, die kann sich kein Mensch schön reden. Geschirrspülmaschinen testen ist so ein Job. Bisher lief das so ab: Der Arbeiter öffnet die Maschine, legt neuen Schmutz und ein Reinigungsmittel ein und startet das Gerät. Dann ran an die nächste Maschine, das Gleiche nochmal. Und da die Geschirrspüler mit unterschiedlichen Reinigungsmitteln und Wasserhärten getestet werden, um ihre Zuverlässigkeit im harten Küchenalltag zu beweisen, sind immerhin einige Hundert Testzyklen notwendig.
Jetzt ist damit Schluss: Forscher am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) haben im Auftrag von Bosch und Siemens Hausgeräte (BSH) ein neues mobiles Robotersystem entwickelt. Ein Roboterarm übernimmt die komplette Bedienung der Maschinen. Er öffnet die Tür, legt Schmutz und Reinigungsmittel nach und startet das Programm. Der Roboter arbeitet klaglos rund um die Uhr, er ist sicher und einfach zu bedienen und er trägt zur Standardisierung der Testbedingungen bei.
Bewegungen des Roboterarms lassen sich schnell programmieren
„Das Robotersystem bedient zuverlässig eine große Anzahl Maschinen im Dauertest und ist einfach an neue Anforderungen anpassbar“, sagt Ingenieur Theo Jacobs, Projektleiter und wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Roboter- und Assistenzsysteme am Fraunhofer IPA. Zur Bedienung des Robotersystems ist kein extra geschultes Personal notwendig. Die Mitarbeiter des Testlabors können den Roboter ohne spezielle Qualifikationen programmieren und bedienen. Dazu haben sie zwei Möglichkeiten: „Um neue Bewegungen intuitiv vorzugeben, kann man den Manipulator einfach an die Hand nehmen“, verdeutlicht Jacobs. Manipulator ist übrigens ein Fachbegriff für den Roboterarm. Die Programmierung kann aber auch über Tasten auf dem Bedienfeld erfolgen. Das gleiche gilt für die mobile Plattform, die zwischen Spülmaschinen hin- und herfährt.
Die Sicherheit des Bedieners ist dabei jederzeit gewährleistet. Wenn er den Roboter zum Beispiel an die Hand nimmt, um ihm eine Bewegung anzutrainieren, muss er dabei einen Zustimm-Schalter drücken. Das funktioniert ähnlich, wie der legendäre Totmann-Schalter in Führerstand von Eisenbahnlokomotiven. Dort musste der Lokführer auch permanent einen Knopf drücken, um seine Wachheit zu signalisieren. Sobald der Bediener diesen loslässt, bleibt der Roboter stehen.
Eine vorgegebene Greifposition merkt sich der Roboter mit einem einfachen Knopfdruck. Mit einem weiteren Klick auf der grafischen Oberfläche wird festgelegt, ob der Greifer geöffnet, geschlossen oder ein Sensor abgefragt werden soll. Die Ablaufskripte sind dabei graphisch dargestellt. So ist sichergestellt, dass auch ein Laie diese Skripte nach kurzem Einlernen aus dem Angebot an möglichen programmierbaren Bewegungen zusammenstellen kann.
Fachpersonal ist für die Bedienung des Roboters nicht erforderlich: Der elektrische Arm merkt sich Start- und Stopppositionen neuer Bewegungen per Knopfdruck.
Quelle: Fraunhofer IPA
Über einen Leitrechner wird festgelegt, welche Maschinen zu bedienen und welche vom Test ausgenommen sind. Der Roboter protokolliert alle Testdaten, wie etwa die Anzahl der bereits absolvierten Testzyklen. Diese lassen sich von den Mitarbeitern am Robotersystem bequem abrufen.
Robotik befindet sich im Wandel
Die Robotik unterliegt einem rasanten Wandel. Früher rotierten die Roboter in den riesigen Werkshallen hinter Sicherheitsgittern an den Bändern. Inzwischen haben Roboter die Werkshallen verlassen und unterstützen die Menschen im Alltag. Zunehmend geht es darum, dass Mensch und Maschine Aufgaben gemeinsam bearbeiten. „Sicherheit ist essenziell für die Entwicklung von Robotern. Erst wenn man weiß, dass ein Roboter keinen Menschen gefährdet, kann man darüber diskutieren, wie er den Anwender unterstützen und entlasten kann“, sagt Theo Jacobs. „Sicherheitsnormen entwickeln sich ständig weiter. Nur wenn man hier den Überblick hat, kann man konkurrenzfähige Produkte auf den Markt bringen.“
Laserscanner überwachen den Bereich um den Roboter herum
Das Thema Sicherheit war deshalb auch bei der Entwicklung des mobilen Spülmaschinen-Testroboters eine Herausforderung. Laserscanner überwachen an den Ecken der mobilen Basis während des Einlernens von Bewegungen den Bereich um den Roboter herum. Wenn eine Person diesem zu nahe kommt, registrieren das die Laserscanner. Sofort stoppt der Roboter dann seine Bewegungen.
Das am IPA entwickelte Robotersystem kann übrigens weit mehr als Geschirrspüler testen. Es lässt sich ziemlich einfach an individuelle Anforderungen anpassen. So können Unternehmen unterschiedliche Prozesse automatisieren. Der Roboter kann nicht nur in der Qualitätssicherung eingesetzt werden, er kann auch Aufgaben in der Logistik und Montage oder bei Inspektionsaufgaben übernehmen. Wenn das mobile Robotersystem einmal eingelernt ist und im Automatikbetrieb läuft, werden Mensch und Maschine durch einen Sicherheitszaun getrennt. So wie früher in den riesigen Werkshallen.
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