So simpel und doch hochkomplex: Der Griff in die Kiste

Kisten ausräumen – kein Problem! Schwierig wird es, wenn Roboter statt Menschen diese Aufgabe übernehmen sollen. Denn wo wir uns schnell zurechtfinden und intuitiv richtig greifen, muss eine Maschine per Steuerung erfahren, was zu tun ist.

Dass das eine ganze Menge ist, beweist unsere Liste mit 14 unerwartet komplexen Anforderungen für die Bin Picking Automatisierung.

1. Chaos und Unordnung in der Kiste – Wohin soll der Roboter greifen? Wo liegen überhaupt die Objekte?
2. Das Problem mit den Kanten: Perfekt in der Kiste voneinander getrennte Objekte schaffen es vermutlich kaum aus der Anlieferung ins Werk. Verkantungen, Überlappungen und Teilverdeckungen sind Standard. Eine automatisierte Bildverarbeitung erkennt so allerdings die vorgegebenen Formen nicht mehr – denn sie sind ja nicht zu sehen. Das betrifft vor allem 2D-Kameras, denen die Tiefe des Bildes fehlt.
3. Sind Objekte hartnäckig verkantet, kann ein Mensch mit beiden Händen arbeiten und die Aufgabe logisch lösen. In der Robotik sieht dieser Fall aktuell immer noch den Umweg über ein Ausschütten der Kiste auf z.B. ein Fließband vor.
4. Alles steht Kopf? In unsortierten Kisten keine Seltenheit. Fehlt die einheitliche Orientierung, packt der Greifer womöglich falsch zu und das Teil wird falsch herum in die weitere Produktion geschickt.
5. Hinfahren, greifen, ablegen. Leider ist es mit der Bestimmung der Greifpunkte nicht so einfach. Die beste und sicherste Greifstelle für z.B. einen Kolben zu finden und dabei die Roboter Kinematik zu beachten, gestalten diesen Ablauf ungleich schwieriger.
6. Haben Sie die Ergonomie und Greifeigenschaften gewichtiger Objekte beachtet? So wie wir uns damit sprichwörtlich schwertun, geht es auch einem falsch konfigurierten Roboter beim Griff aus der Kiste.
7. Apropos Kiste: Um was für ein Behältnis handelt es sich überhaupt? Groß oder klein? Geriffelt, gewellt, vergittert? Ist sie im unteren Bereich überhaupt noch gut zu erkennen? Gibt es unvorhersehbare Dellen und Verformungen? Wir passen uns unbewusst diese neuen Gegebenheiten an, doch eine Maschine kann das nicht.
8. Bloß keine Unfälle bauen! Kollisionsvermeidung kommt im Bin Picking besondere Bedeutung zu, denn Industrieroboter verfügen über ungleich größere Kräfte als der Mensch. Ungebremst sollte der Roboterarm deswegen nicht in Wände, Kiste oder andere Sicherheitsbereiche fahren. Für den Einsatz als Cobot, also ohne eingrenzende Roboterzelle, erhöht sich die Komplexität der Kollisionsvermeidung um ein Vielfaches.
9. Wie sich der Roboterarm bewegen kann, bestimmt auch die Bahnplanung. Sicherheitsbereiche, Kollisionen mit anderen Werkstücken oder Wänden müssen dafür einbezogen werden. Nicht immer ist die am nächsten liegende Route die beste.
10. Das wiederum führt direkt zum Thema Zeit. Mit welcher Geschwindigkeit läuft der Gesamtprozess ab, welche Teilbereiche sind aktuell besonders aufwendig und können verkürzt werden? Verschiedene Verfahren zur Bildaufnahme und -verarbeitung unterscheiden sich hier deutlich.
11. Um diese Zeiten zu verkürzen, kommt es auch auf die Lichtverhältnisse der Aufnahmesituation an. Wechselndes Licht sollten Sie vermeiden. Heute ist zusätzliche Beleuchtung Standard, um schummrige Produktionsumgebungen ausreichend zu erhellen, sowie Rauschen und Artefakte bei der Aufnahme zu reduzieren.
12. Je simpler die Kamera, umso wichtiger die richtigen Kameraparameter. Entsprechend der Aufgabe müssen diese eingestellt werden – sodass z.B. die Tiefenschärfe stimmt.
13. Ein Hersteller, der Ihnen alle Bauteile einer Bin Picking Zelle aus eigener Produktion liefert? Besser nicht! Denn jeder Teilschritt der Aufgabe benötigt maximale Kompetenz und Präzision. Hilfreicher ist es, auf eine gute Integrierbarkeit der gewählten Komponenten zu achten. Ein Integrator kann Sie dabei kompetent unterstützen.
14. Schließlich die letzte Herausforderung: Ist das eingesetzte System zuverlässig und beantwortet alle bereits genannten Fragen? Je nach Greifaufgabe haben einige Punkte mehr oder weniger Gewicht. Auch das sollten Sie bei Ihrem Griff in die Kiste beachten.