In 5 Schritten programmiert

Dieser Umstand ermöglicht vor allem kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) den Einstieg in die Automatisierung. Wie die Programmierung typischerweise abläuft und worauf es dabei zu achten gilt, erklären die Experten von Universal Robots.

Schritt 1: Das Werkzeug einrichten

Von Greifern verschiedener Typen über Klebepistolen bis hin zu Schweißgeräten – kollaborierende Roboter lassen sich je nach konkretem Bedarf mit einer Vielzahl unterschiedlicher Werkzeuge, auch „Endeffektoren“ genannt, ausrüsten. Für alle darauffolgenden Programmierschritte ist es von zentraler Bedeutung, dass der Roboter zunächst einmal weiß, mit welchem Endeffektor er arbeitet. Dafür sind die drei Variablen Tool Center Point (TCP), Werkzeugschwerpunkt und Nutzlast zu bestimmen und in die Programmieroberfläche einzugeben.

Schritt 2: Wegpunkte und Bewegungsarten festlegen

Wegpunkte sind die einzelnen Stationen, die der Roboter in jedem Zyklus der Anwendung nacheinander abfährt. Definiert werden sie jeweils durch die Position, die der TCP an der entsprechenden Stelle einnimmt. Ein Roboterprogramm in seiner einfachsten Form besteht lediglich aus verschiedenen Wegpunkten, den Bewegungen zwischen diesen sowie entsprechenden Aktionsbefehlen an den bestimmten Wegpunkten. Diese können je nach Bedarf über die Handführung des Roboterarms, die Steuerung des Arms über die Bedienoberfläche oder über die Eingabe von Koordinaten festgelegt werden. Für die Konfiguration der Bewegungen zwischen den Wegpunkten bestehen verschiedene Optionen: die Gelenkbewegung, die Linearbewegung oder die konstante Bewegung. Um einen Roboter zu programmieren, werden unterschiedliche Bewegungstypen miteinander kombiniert.

Schritt 3: Interaktion mit Geräten konfigurieren

Selbstredend besteht eine Applikation nicht nur aus den richtigen Bewegungen des Roboters. An bestimmten Wegpunkten soll auch der Endeffektor entsprechend in Aktion treten. Die Programmierung des Endeffektors ist integriert in die Nutzeroberfläche des Roboters und kann an den entsprechenden Wegpunkten daher sehr einfach als Aktionsbefehl programmiert werden. Wichtig dabei: Sobald ein Greifer ein Werkstück aufnimmt bzw. wieder ablegt, ändert sich seine Nutzlast. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, sogenannte Threads anzulegen. Ein Thread ist ein separates Programm, das parallel zum Hauptprogramm des Roboters läuft und an bestimmten Stellen mit diesem synchronisiert werden kann. Mit diesem lässt sich beispielsweise ein Förderband steuern, von dem der Roboterarm Werkstücke entnehmen soll.

Schritt 4: Die Sicherheit gewährleisten

Damit eine Applikation kollaborativ wird – d.h. ohne Schutzumhausung in der unmittelbaren Umgebung von Menschen arbeiten kann – ist die Implementierung von Sicherheitsfunktionen essenziell. Auch hier bestehen verschiedenste Möglichkeiten, die sich je nach Bedarf kombinieren lassen, um das erforderliche Maß an Sicherheit und gleichzeitig möglichst kurze Zykluszeiten zu garantieren. Zu den wichtigsten zählen der Not-Aus, der Sicherheitsstop und der reduzierte Modus. Die Sicherheitsfunktionen können anschließend auf verschiedene Weisen, etwa durch Scanner oder virtuelle Ebenen, ausgelöst werden. Grundsätzlich gilt beim Thema Arbeitssicherheit, jede Anwendung individuell zu betrachten. Als sicher kann sie erst gelten, sobald die obligatorische Risikobeurteilung erfolgreich abgeschlossen ist.

Schritt 5: Die Zykluszeiten optimieren

Im letzten Schritt sollte die Fahrzeit des Roboters zwischen den Wegpunkten verkürzt werden, um die Zykluszeiten der Applikation weiter zu optimieren. Dabei spielt das Einstellen von Verschleifradien eine wesentliche Rolle: Ohne diese stoppt der Roboter seine Fahrt an jedem Wegpunkt für einen kurzen Moment, um seine Bewegungsrichtung auf den nächsten Wegpunkt auszurichten. Durch das Einstellen von Verschleifradien fährt er Wegpunkte nicht komplett an, sondern fährt in einer Kurvenbewegung an diesen vorbei und kann so seine Geschwindigkeit konstant halten.

Dies ist ein Artikel aus unserer Print-Ausgabe 10/2021. Bestellen Sie ein kostenfreies Probe-Abo.

Individuelle Lösung statt Pauschalrezept

Letztlich ist der genaue Ablauf bei der Programmierung einer Roboterapplikation immer abhängig vom individuellen Automatisierungsbedarf und von der konkreten Zielsetzung. In den meisten Fällen, etwa bei einer gängigen „Pick&Place“-Anwendung, läuft sie aber nach dem zuvor beschriebenen Muster ab. Nichtsdestotrotz geht es bei der Konfigurierung eines Cobots nicht nur um die reine Entwicklung eines Programms, sondern auch darum, logisch zu denken und einen Bewegungsablauf oder Prozess vereinfacht abzubilden. Durch ihre einfache Programmierung und intuitive Bedienung sind die kollaborierenden Leichtbauroboter die ideale Lösung für die zahlreichen Herausforderungen von KMU.

Bildquelle: Universal Robots