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Mittwoch, 24. Januar 2018

Robotik

Spielkonsole liefert neuen Ansatz zur Robotersteuerung

Von O. Klempert | 30. Juli 2010 | Ausgabe 30

Bislang ist das Steuern von Robotern etwas für Spezialisten, die ein Gespür für die Bewegung der vielen Achsen haben. Mit einer Idee, die stark an die Steuerung einer Spielkonsole erinnert, könnte sich das bald ändern. Auf der Messe Automatica stellte der Automatisierungsspezialist Keba dieses Bediensystem vorigen Monat erstmals vor.

Wer jemals einen Schaufelbagger bedienen durfte, der weiß, wie viel Konzentration es bedarf, die Schaufelbewegung über die Bedienhebel exakt zu steuern. Da wird schnell deutlich, dass das bei einem Gelenkarmroboter mit seinen noch größeren Freiheitsgraden eher schwieriger ist.

Bei Industrierobotern, z. B. in der Automobilindustrie, werden die Bewegungsbahnen traditionell über die Bewegung der einzelnen Achsen programmiert. In einigen Fällen erfolgt das Einlesen von Bewegungsbahnen – das "Teach-in" – auch über spezielle Bediengeräte wie Joysticks. Kleinere Roboter lassen sich dazu teilweise auch per Hand vom Bediener führen. Trotzdem bleibt insgesamt der Rahmen, in dem sich die Roboter bewegen können, recht eng gefasst.

Für den Anwender ist bislang ein sehr gutes räumliches Vorstellungsvermögen nötig gewesen, da zweidimensionales Drücken von Bedienknöpfen in dreidimensionale Bewegungen übersetzt werden musste. Besonders schwierig wird es dann, wenn der Roboter Bewegungen ausführen soll, die nicht mehr zum Joystick passen, also etwa wenn sich der Roboter um 180 ° gedreht hat und die Bedienperson spiegelverkehrt denken muss.

Seit den 70er-Jahren wird bei der Robotersteuerung deshalb an alternativen Steuerungen geforscht – und es sieht so aus, als wäre man der Lösung nun einen Riesenschritt näher gekommen. Die Firma Keba aus dem österreichischen Linz, ein Unternehmen, das vor allem Automatisierungslösungen entwickelt, hat sich in der Computerspielindustrie umgesehen und den Kontroller der "Wii"-Spielkonsole als Vorlage für sein neues Bediengerät genommen.

Der japanische Unterhaltungskonzern Nintendo hatte Ende 2006 dieses völlig neue Spielkonzept auf den Markt gebracht, bei dem ein stabförmiges Bediengerät den bis dato üblichen Joystick ersetzte. Mit seinen Trägheitssensoren kann der Spielkontroller z. B. wie ein Tennisschläger eingesetzt werden oder in einem Adapter Lenkbewegungen erfassen.

"Dieses Prinzip haben wir uns zu Nutze gemacht", sagte Harald Kampenhuber von der Keba AG gegenüber den VDI nachrichten. So ist in den vergangenen zwei Jahren aus der Vorlage des "Wii"-Kontrollers eine neue Möglichkeit entstanden, einen Roboter zu steuern, bei der die Bewegungen des Nutzers nachempfunden werden. Die Idee dazu gibt es zwar schon länger, allerdings seien die Sensoren bislang für den Industrieeinsatz nicht genau genug gewesen. So werden Positionierungen auf unter einen Millimeter und mit weniger als 1 ° Abweichung benötigt. Systemimmanente Driftprobleme der Sensoren ließen es bislang jedoch an Genauigkeit fehlen, so Kampenhuber.

Herausgekommen ist das "KeTop P10 directmove", ein Handbediengerät zum Unterrichten von Robotern. "Durch einfaches Bewegen der Hand wird Robotern nun intuitiv mitgeteilt, in welche Richtung sie sich bewegen oder um welche Achsen sie sich drehen sollen. "Zeitaufwendiges traditionelles Teaching, bei dem der Bediener in Koordinatensystemen denken muss, gehört der Vergangenheit an", erklärte der Fachmann.

Die Idee entspringt aus dem Innovationsmanagement der Firma. Das erste Funktionsmuster lag im Frühling 2009 vor. "In unserem Unternehmen kann jeder Mitarbeiter Ideen in einer Datenbank eintragen. Ein unabhängiges Innovationsteam nimmt eine Bewertung dieser Ideen vor", berichtete Kampenhuber. Ein weiteres Team, das aus Kollegen aus dem Vertrieb, aus der Technik, dem Produktmanagement und dem Service zusammengestellt wird, bearbeite die Ideen, spinne sie weiter und recherchiert weitere Informationen.

Beim "Ketop P10" wurden zudem viele Abende mit der "Wii"-Spielkonsole verbracht, um Verhalten, Reaktionen, Sensorik, Design und Funktionalität genauer zu untersuchen. Dabei hatte sich gezeigt, dass wesentliche Merkmale der "Wii"-Steuerung beibehalten werden können.

Der Öffentlichkeit wurde das Produkt im Juni auf der Messe Automatica 2010 vorgestellt. Dort zeigte sich, dass alle Personen die die neue Steuerung testeten, innerhalb weniger Augenblicke im Stande waren, den Roboter zu lenken. "Der Lerneffekt stellt sich nicht nach Stunden, sondern nach wenigen Minuten ein", stellte Kampenhuber fest. Derzeit werde das Gerät mit der Handbedienfamilie KeTop und der Robotersteuerung "KeMotion" kombiniert. Ziel sei es, die Robotersteuerung entsprechend zu verbessern. Mit Roboterherstellern soll der Umfang der neuartigen Steuerung nun abgestimmt werden, um das Gerät so nach und nach auf dem Markt zu etablieren. O. KLEMPERT

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