Die Fertigung der Zukunft – Wie ein Roboter direkt mit Menschen zusammenarbeitet

ABB-Physiker Björn Matthias © VDI

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Mit YuMi hat der Energie- und Automatisierungstechnikkonzern ABB den ersten kollaborativen Roboter der Welt entwickelt. Er kann mit seinen Greifarmen so präzise und vorsichtig agieren, dass er gefahrlos direkt mit Menschen in Kontakt treten kann. Mensch und Maschine arbeiten Hand in Hand.

Sanfte Töne klassischer Musik heben an. Im grellen Scheinwerferlicht zeigen sich die Silhouetten zweier Frauen. Sie tanzen, ihre Körper sprechen in Bewegungen, in Gesten zueinander. Es ist ein elegantes, ausdrucksstarkes Ballett. Dann setzt eine weiche, sonore Herrenstimme ein: „Bewegung interessiert mich, Bewegung symbolisiert Leben… wenn man das einem Roboter beibringen möchte, müsste man das zuerst verstehen, und dann eine Ewigkeit damit verbringen, alles zu programmieren.“ Diese Eingangsszene gehört zu einem Video, das die Geschichte von Björn Matthias erzählt. Matthias ist Physiker und arbeitet seit 1994 für ABB im Bereich Roboterkollaboration und deren Anwendungen in der Praxis. Im Verlauf des Videos wird immer klarer, wie für ihn Ballett und Robotik zusammengehören: Szenen, in denen die Bewegungen von Menschenarmen von Roboterarmen nachgeahmt werden. Aufnahmen eines internationalen Teams aus Forschern. Sie entwerfen Pläne, schreiben Formeln, testen Material. Am Ende steht ein kleiner Roboter in Form eines Torsos mit zwei Greifarmen vor uns: YuMi. Mit ihm hat der Energie- und Automatisierungstechnikkonzern ABB den ersten kollaborativen Roboter der Welt entwickelt. Er kann mit seinen Greifarmen so präzise und vorsichtig agieren, dass er gefahrlos direkt mit Menschen in Kontakt treten kann. Mensch und Maschine arbeiten Hand in Hand. Matthias würde vielleicht sagen: tanzen.

Ein Pionier der Industrie 4.0

Der Roboter YuMi ist der Pionier einer Gesamtentwicklung, die  die Zukunft der Industrie und bald auch unsere Alltagswelt prägen wird. Viele Neuerungen sind bereits heute Realität: Firmendrucker bestellen ihre Patronen selbst nach, wenn sie leer sind. Autos fahren automatisiert, indem sie mit ihren Sensoren den Abstand zum nächsten Fahrzeug messen. Und Industrieroboter registrieren eigenständig die Bewegungen ihres menschlichen Gegenübers, um mit ihm zu interagieren.

Das Internet der Dinge gilt als Triebfeder der Zukunft der Industrie. In der Produktion führt die Digitalisierung nach der Mechanisierung (Industrie 1.0), der Massenproduk­tion (Industrie 2.0) und der Einführung von Informa­tionstechnologie (Industrie 3.0) zur vierten industriel­len Revolution: der „Industrie 4.0“. Ziel von Industrie 4.0 ist es, Produkte interaktiv mit allen beteiligten Sys­temen, Akteuren und Produkte der gesamten industriellen Wertschöpfungskette über das Internet zu vernetzen. ABB geht noch einen Schritt weiter: Mit dem Konzept des „Internet der Dinge, Dienstleistungen und Menschen“ – oder „Internet of Things, Services and People“ (IoTSP) – eröffnet ABB ihren Kunden die Chancen der durchgängigen Digitalisierung. Es geht darum, die stark zunehmende Zahl vernetzter Komponenten zu nutzen, fortschrittliche Dienstleistungen zu entwickeln und damit den industriellen Betrieb zu optimieren und am Ende den wirtschaftlichen Erfolg zu erhöhen. IoTSP ist weit mehr als das „Internet der Dinge“, es ist vielmehr eine neue Art zu arbeiten.

Der Mehrwert dieser Revolution liegt auf der Hand: Digitale Technologien ermöglichen herausra­gende Wachstumschancen und Wettbewerbsvorteile, gerade für den Wirtschaftsstandort Deutschland. Prognosen gehen davon aus, dass Unternehmen mittels Indus­trie 4.0 ihre Produktivität um ca. 30 Prozent steigern können. Eine kürzlich von Fraunhofer IAO und BIT­KOM veröffentlichte Studie hat gezeigt, dass durch eine flächendeckende Einführung und Übertragung von Industrie 4.0-Ansätzen in Deutschland bis zum Jahr 2025 Wertschöpfungspotenziale von bis zu 267 Milliar­den Euro entstehen können. Besonders stark könnten der Maschinen- und Anlagenbau, die Automobilindu­strie, die Elektrotechnik und die chemische Industrie profitieren.

Das Internet der Dinge und: Menschen

ABB steht mit YuMi wie wenige andere Konzerne an der Spitze der Revolution – und prägt sie mit. Im Jahr 1974 hatte es noch den weltweit ersten mikroprozessor-gesteuerten elektrischen Industrieroboter vorgestellt und damit das Kapitel der modernen Roboter-Revolution eingeleitet. Heute verrichten weltweit mehr als 300.000 Industrieroboter von ABB ihren Dienst. Mit der Einführung von YuMi überwindet ABB erneut die Grenzen der Roboterautomation und erweitert deutlich das Spektrum der Anwendungsmöglichkeiten für automatisierte Fertigungsprozesse in der Industrie. Dabei setzt ABB einen besonderen Fokus: Die Zusammenarbeit mit dem Menschen. In dem ABB-Konzept IoTSP ist der Mensch immer Teil der Lösung, wenn Firmen die Chancen der Digitalisierung nutzen wollen. Mit YuMi wird das direkt ersichtlich: Mensch und Roboter arbeiten Seite an Seite – erstmals ohne Schutzzäune. Und der Nutzen von YuMi kommt erst dann zur Geltung, wenn er Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeitet.

Den Faden durch ein Nadelöhr ziehen

„YuMi lässt die direkte Interaktion zwischen Mensch und Roboter Wirklichkeit werden“, so Ulrich Spiesshofer, Vorsitzender der Konzernleitung von ABB. Die Leistungen des Roboters sind in der Tat beeindruckend. YuMi ist in der Lage, Feinarbeiten mit hoher Präzision auszuführen. So kann er beispielsweise Teile einer mechanischen Armbanduhr oder die Komponenten eines Mobiltelefons, Tablet-PCs oder eines Desktop-Computers bearbeiten und zwar mit so großer Genauigkeit, dass er sogar einen Faden durch ein Nadelöhr ziehen kann. Der fleißige Helfer kommt somit überall dort zum Einsatz, wo es um die präzise Montage von Kleinteilen geht. Während der Mensch den Überblick über die gesamte Produktion behält und die einzelnen Schritte überwacht, übernimmt der Roboter monotone, schwere und gesundheitsgefährdende Aufgaben. Der Mensch wird so entlastet und die Atmosphäre am Arbeitsplatz verbessert. Durch die enge Zusammenarbeit zwischen YuMi und den Beschäftigten steigt zudem die Präzision und Geschwindigkeit in der Fertigung. Das Ergebnis: eine höhere Produktivität und weniger Ausschuss.

Die Zukunft kann kommen

Innovationen wie im Falle von YuMi zeigen, dass wir erst am Anfang eines Weges zu ganz neuen Möglichkeiten in der Industrie stehen. „Viele Annahmen, die wir bisher über Fertigungsverfahren und Industrieprozesse getroffen haben, werden wir dank YuMi neu überdenken müssen“, sagt Sami Atiya, Leiter der globalen Division Industrieautomation und Antriebe von ABB. „YuMi wird uns zahllose neue Einsatzmöglichkeiten bieten, womit wir am Beginn einer sehr aufregenden neuen Phase der industriellen Automation stehen.“ Wichtig wird sein, und das ist die wichtigste Botschaft im Video mit Björn Matthias, wie Konzerne wie ABB das Verhältnis von Menschen und Roboter miterfinden und gestalten. Am Ende des Videos lehnt sich der Physiker zufrieden auf den kleinen YuMi und blickt mit Euphorie und Optimismus nach vorne: „In Zukunft werden Menschen und Roboter noch viel enger zusammenarbeiten als heute. Meine Berufung ist es dafür zu sorgen, dass das nicht nur sicher und produktiv ist, sondern für den Menschen auch angenehm ... Die Zukunft kann kommen.“