Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mobile Roboter für den Flugzeugbau

01.12.2015

Die Luftfahrtindustrie macht es vor: Die Fabrik der Zukunft nimmt hier schon deutliche Formen an. Mit dem EU-Projekt VALERI haben europäische Forscher und ihre Partner aus der Industrie gezeigt, dass mobile Manipulatoren, also fahrbare Industrieroboter, sehr gut Seite an Seite mit dem Menschen zusammenarbeiten können. In dem Projekt tragen Roboter beispielsweise Dichtmasse auf den Flugzeugrumpf auf oder prüfen Flugzeugbauteile.

Koordiniert vom Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF in Magdeburg wollten die Experten insbesondere die Aufgaben in der Produktion automatisieren, die die Gesundheit des Menschen gefährden oder die sehr monoton und körperlich anstrengend sind.


José Navarro, IDPSA und José Saenz vom Fraunhofer IFF prüfen, wie VALERI das Dichtmittel auf ein Flugzeugbauteil aufgebracht hat.

Foto: KUKA

Auch Aufgaben im Flugzeugbau, die durch viele Fertigungsschritte hindurch immer wiederkehren, sollen zukünftig von einem einzelnen mobilen Roboter ausgeführt werden. Ersetzen sollen die Roboter die Fachkräfte nicht, sondern sie entlasten, ihnen assistieren und sie bei ihren Aufgaben unterstützen.

In dem VALERI-Projekt (Validation of Advanced, Collaborative Robotics for Industrial Applications) haben die Forscher die technischen Voraussetzungen dafür geschaffen, dass Mensch und Roboter nebeneinander arbeiten können. Am Beispiel des Auftragens der Dichtmasse am Flugzeugrumpf und beim Prüfen von Bauteilen haben sie am Airbus-DS-Standorte in Sevilla damit bewiesen, dass zukünftig Zäune und andere Schutzeinrichtungen aus den Produktionsstätten verschwinden können.

Menschen und Roboter arbeiten dann direkt nebeneinander, vielleicht sogar an demselben Bauteil und sind dennoch voneinander unabhängig. Mit dem Einbau eines zweiten Prüfsensors in dem VALERI-Robotersystem haben die Projektpartner darüber hinaus gezeigt, dass sich das System auch in anderen Fertigungsprozessen des produzierenden Gewerbes im Allgemeinen einsetzen lässt. Mit VALERI setzten die Experten einen Meilenstein, um ihre Ideen für die Mensch-Roboter-Kollaboration und in der Luftfahrtindustrie zu verwirklichen und die nächsten Schritte in Richtung Industrie 4.0 zu gehen.

Am VALERI-Projekt sind die industriellen Anwendern Airbus DS und FACC, dem Hersteller von Industrierobotern KUKA Robotics GmbH, dem Systemintegrator IDPSA und den Forschungspartnern PROFACTOR GmbH und PRODINTEC beteiligt. Das Projekt wird durch die Europäische Kommission im RP7 “Fabriken der Zukunft” mit rund 3,6 Millionen Euro gefördert.

Mehr Flexibilität

Großbauteile werden heute an einer feststehenden Fertigungszelle in der Produktion von Menschen bearbeitet. Über mehrere Tage hinweg montieren und prüfen Arbeitskräfte die Bauteile in mehreren Schichten. Spezialisierte, stationäre Robotersysteme sind in einem solchen Produktionsumfeld nicht wirtschaftlich. Das soll sich zukünftig ändern: Ein mobiler Roboter kann ähnliche Aufgaben an mehreren Arbeitsplätzen übernehmen. Deshalb benötigt das VALERI-System höhere Flexibilität im Vergleich zu traditionellen stationären Industrierobotern.

Komplexe Herausforderungen

Das Projekt hat sich auf drei exemplarische Aufgaben konzentriert: das Auftragen der Dichtmasse entlang einer Nut, das Kontrollieren im Anschluss und das Prüfen geflochtener CFK-Bauteile. Während die ersten zwei Anwendungen eng miteinander verbunden sind, hat das VALERI Konsortium eine dritte Anwendung ausgewählt, um die allgemeine Flexibilität des Systems zu zeigen. Der Roboter ist in der Lage, Werkzeuge zu wechseln. Dazu lässt sich die Programmierung zur Ausführung von völlig neuen Prozessen schnell und intuitiv vornehmen.

Individuelle Technologien, hochintegriertes System

Zu Beginn des Projekts hat KUKA einen schon vorhandenen omniRob-Roboter so angepasst, dass seine Reichweite für das Spektrum der vorgesehenen Aufgaben geeignet ist. Beispielsweise ergänzten die Experten die Plattform durch eine drehbare, vertikale Linearachse, sodass der komplette Roboter zwölf Freiheitsgrade und eine menschenähnliche Reichweite besitzt. Die Koordinierung eines solch hyperredundanten Systems zur Abstimmung aller Bewegungen - echte mobile Manipulation - war notwendig, damit der VALERI-Roboter sich intuitiv programmieren lässt und seine Aufgaben erfüllen kann.

Die Forscher vom Fraunhofer IFF in Magdeburg entwickelten taktile Sensoren und ein kamerabasiertes Arbeitsraumüberwachungssystem als Sicherheitstechnologien für die direkte Mensch-Roboter-Kollaboration. Die taktilen Sensoren erkennen Berührungen: Sobald eine biomechanische Belastungsgrenze erreicht wird, stoppt der Roboter.

Zuvor ermittelten die Forscher maximal zulässige Geschwindigkeiten für den Roboter. Diese Daten sind für die weltweite Robotik sehr wichtig – sie helfen bei der Validierung kollaborierender Roboter mit Sicherheitsmaßnahmen zur Kraft-und-Leistungsbegrenzung. Außerdem können die taktilen Sensoren für die haptische Interaktion mit dem Roboter verwendet werden. Anwenderstudien haben bestätigt: Der Bediener führt den Roboter intuitiv und einfach so, wie er sich bewegen soll.

Das Arbeitsraumüberwachungssystem besteht aus einem Tiefenbildsensoren mit drei Stereokamerapaaren. Es erfasst die Bewegung des Werkzeugs und legt ein virtuelles Schutzfeld um diesen Bereich. Bewegt sich nun ein Mensch oder ein Objekt in dieses Schutzfeld, hält der Roboter an und vermeidet eine Kollision.

Die IDPSA-Experten entwickelten ein Werkzeug zum Auftragen der Dichtmasse und integrierten es die Robotersteuerung. Damit kann das Auftragen der Dichtmasse eng mit der Geschwindigkeit und Orientierung des Roboters abgestimmt werden. Entlang der gekrümmten und flachen Bahnen wird die Dichtmasse deutlich besser aufgetragen.

Die Forschungseinrichtung Prodintec integrierte nach Anpassungen ein Kamera-basiertes Werkzeug für die Bauteilortung. Die Kamera erfasst 3D-Punktwolken und kann mit einer CAD-Matching-Software die Bauteile erkennen und orten. Somit kann VALERI die Bauteile, die teilweise auf Rollen stehen und nicht immer in der gleichen Position in der Fabrik stehen, lokalisieren und bearbeiten. Weiterhin entwickelte und integrierte die Firma Profactor zwei weitere Werkzeuge, mit denen der VALERI-Roboter die Dichtmasse und die geflochtenen CFK-Bauteileprüfen kann.

Das Projekt VALERI wurde durch die Europäische Union im Siebten Rahmenprogramm (FP7/2007-2013) unter Förderkennzeichen 314774 gefördert.

Weitere Informationen:

http://www.iff.fraunhofer.de/de/geschaeftsbereiche/robotersysteme/forschung/robo... - weitere Informationen zur Robotik in der Produktion am Fraunhofer IFF
http://www.valeri-project.eu/ - Webseite des VALERI-Projekts

Anna-Kristina Mahler | Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Additive Fertigung von Hartmetall-Schneidwerkzeugen
17.10.2019 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Deburring EXPO: Blechkanten und Funktionsoberflächen mit dem Laser veredeln
12.09.2019 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Die schnellste Ameise der Welt - Wüstenflitzer haben kurze Beine, aber eine perfekte Koordination

Silberameisen gelten als schnellste Ameisen der Welt - obwohl ihre Beine verhältnismäßig kurz sind. Daher haben Forschende der Universität Ulm den besonderen Laufstil dieses "Wüstenflitzers" auf einer Ameisen-Rennstrecke ergründet. Veröffentlicht wurde diese Entdeckung jüngst im „Journal of Experimental Biology“.

Sie geht auf Nahrungssuche, wenn andere Siesta halten: Die saharische Silberameise macht vor allem in der Mittagshitze der Sahara und in den Wüsten der...

Im Focus: Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

Auf der K 2019, der Weltleitmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie vom 16.-23. Oktober in Düsseldorf, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR das breite Anwendungsspektrum des von ihm entwickelten Millimeterwellen-Scanners SAMMI® im Kunststoffbereich. Im Rahmen des Messeauftritts führen die Wissenschaftler die vielseitigen Möglichkeiten der Millimeterwellentechnologie zur kontaktlosen, zerstörungsfreien Prüfung von Kunststoffprodukten vor.

Millimeterwellen sind in der Lage, nicht leitende, sogenannte dielektrische Materialien zu durchdringen. Damit eigen sie sich in besonderem Maße zum Einsatz in...

Im Focus: Solving the mystery of quantum light in thin layers

A very special kind of light is emitted by tungsten diselenide layers. The reason for this has been unclear. Now an explanation has been found at TU Wien (Vienna)

It is an exotic phenomenon that nobody was able to explain for years: when energy is supplied to a thin layer of the material tungsten diselenide, it begins to...

Im Focus: Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

Eine ganz spezielle Art von Licht wird von Wolfram-Diselenid-Schichten ausgesandt. Warum das so ist, war bisher unklar. An der TU Wien wurde nun eine Erklärung gefunden.

Es ist ein merkwürdiges Phänomen, das jahrelang niemand erklären konnte: Wenn man einer dünnen Schicht des Materials Wolfram-Diselenid Energie zuführt, dann...

Im Focus: Wie sich Reibung bei topologischen Isolatoren kontrollieren lässt

Topologische Isolatoren sind neuartige Materialien, die elektrischen Strom an der Oberfläche leiten, sich im Innern aber wie Isolatoren verhalten. Wie sie auf Reibung reagieren, haben Physiker der Universität Basel und der Technischen Universität Istanbul nun erstmals untersucht. Ihr Experiment zeigt, dass die durch Reibung erzeugt Wärme deutlich geringer ausfällt als in herkömmlichen Materialien. Dafür verantwortlich ist ein neuartiger Quantenmechanismus, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Nature Materials».

Dank ihren einzigartigen elektrischen Eigenschaften versprechen topologische Isolatoren zahlreiche Neuerungen in der Elektronik- und Computerindustrie, aber...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Wenn der Mensch auf Künstliche Intelligenz trifft

17.10.2019 | Veranstaltungen

Verletzungen des Sprunggelenks immer ärztlich abklären lassen

16.10.2019 | Veranstaltungen

Digitalisierung trifft Energiewende

15.10.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Dehnbare Elektronik: Neues Verfahren vereinfacht Herstellung funktionaler Prototypen

17.10.2019 | Materialwissenschaften

Lumineszierende Gläser als Basis neuer Leuchtstoffe zur Optimierung von LED

17.10.2019 | Physik Astronomie

Dank Hochfrequenz wird Kommunikation ins All möglich

17.10.2019 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics