IFR sieht 2024 fünf wesentliche Roboter-Trends

Nie gab es weltweit so viele Industrieroboter wie jetzt. Die International Federation of Robotics beschreibt fünf Trends, die die Robotik und Automatisierung im Jahr 2024 besonders prägen werden.

Aktuell erfasst die Statistik der International Federation of Robotics (IFR) einen weltweiten Bestand von rund 3,9 Mio. Einheiten an Industrierobotern, das ist ein neuer Rekordwert. Die starke Nachfrage führt die Robotikvereinigung auch auf eine Reihe „spannender technologischer Innovationen“ zurück. Sie reichen vom Einsatz künstlicher Intelligenz, über kollaborierende Roboter (Cobots) für neue Anwendungen bis hin zu humanoiden Lösungen.

Trend 1: Künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen erleichtern Programmierung von Robotern

Laut IFR nimmt der Einsatz künstlicher Intelligenz in der Robotik und Automation weiter zu. Insbesondere die Entwicklung generativer KI führe zu neuen Lösungen. Diese Untergruppe der KI ist darauf spezialisiert, über Trainings zu lernen und daraus etwas Neues zu schaffen. Solche Lösungen sind durch Online-Tools wie ChatGPT bekannt geworden. Roboterhersteller entwickeln inzwischen generative KI-gesteuerte Schnittstellen, um Roboter intuitiver zu programmieren: Die Anwender programmieren die Maschinen dadurch mit natürlicher Sprache anstelle von Code. Die Arbeiterinnen und Arbeiter benötigen also keine speziellen Programmierkenntnisse mehr, um die gewünschten Aktionen des Roboters auszuwählen und anzupassen, heißt es dazu von der Branchenvereinigung.

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Ein weiteres Beispiel ist der Einsatz von KI für die vorausschauende Wartung der Anlagen. Sie analysiert Leistungsdaten von Robotern, um den zukünftigen Zustand von Anlagen zu ermitteln. Durch vorausschauende Wartung können Hersteller Kosten für Maschinenausfallzeiten einsparen. In der Automobilzulieferindustrie kostet jede Stunde ungeplanter Ausfallzeit nach Schätzungen der „Information Technology & Innovation Foundation“ 1,3 Mio. $. Diese Größenordnung zeigt das enorme Kosteneinsparpotenzial der vorausgeplanten Wartung. Mit Algorithmen des maschinellen Lernens lassen sich zudem die Daten von mehreren gleichlaufenden Robotern analysieren und die Prozesse auf dieser Basis optimieren. Im Allgemeinen gilt: Je mehr Daten ein Algorithmus für maschinelles Lernen erhält, desto besser ist seine Leistung.

Trend 2: Cobots für neue Anwendungen

Die Mensch-Roboter-Kollaboration ist weiterhin ein wichtiger Trend in der Robotik. Die rasanten Fortschritte bei der Entwicklung von Sensoren, Bildverarbeitungstechnologien und intelligenten Greifern machen es möglich, dass Roboter in Echtzeit auf Veränderungen in ihrer Umgebung reagieren. Damit können sie sicher an der Seite von Menschen arbeiten. Sonst nötige Schutzzäune können damit entfallen.

Kollaborative Roboteranwendungen unterstützen menschliche Arbeitskräfte laut IFR in der täglichen Arbeit: Aufgaben wie schweres Heben, repetitive Bewegungen oder Arbeiten in gefährlichen Umgebungen entfallen.

Die Roboterhersteller erschließen mit ihren Lösungen immer mehr Einsatzgebiete für kollaborative Anwendungen. Eine aktuelle Marktentwicklung ist die Zunahme von Roboterschweißanwendungen, die in diesem Segment durch den Mangel an qualifizierten Fachkräften ausgelöst wurde. Das Beispiel zeigt laut der Branchenvereinigung, dass die Automatisierung nicht zu einem Arbeitskräftemangel führt, sondern umgekehrt als Mittel zur Lösung des Personalmangels beiträgt.

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Kollaborative Roboter ergänzten damit Investitionen in klassische Industrieroboter, die mit viel höheren Geschwindigkeiten arbeiten, würden diese aber nicht ersetzen. Die herkömmliche Industrierobotik bleibe für die Verbesserung der Produktivität als Reaktion auf enge Produktmargen wichtig.

Andererseits drängen neue Wettbewerber auf den Markt, die sich speziell auf kollaborative Roboter konzentrieren. Mobile Manipulatoren, die Kombination aus kollaborativen Roboterarmen und mobilen Robotern (AMR), zählen zu den neuen Anwendungsfällen, die die Nachfrage nach kollaborativen Robotern erheblich steigern könnten.

Trend 3: Roboter werden zu mobilen Manipulatoren

Mobile Manipulatoren automatisieren die Handhabung von Material in Branchen wie der Automobilindustrie, der Logistik oder der Luft- und Raumfahrt. Sie kombinieren die Mobilität von Roboterplattformen mit der Geschicklichkeit von Manipulatorarmen. Dadurch sind sie in der Lage, sich in komplexen Umgebungen zu bewegen und mit Objekten umzugehen. Das ist eine besonders wichtige Fähigkeit bei Anwendungen in der Fertigung. Ausgestattet mit Sensoren und Kameras, führen diese Roboter Inspektionen und Wartungsarbeiten an Maschinen und Anlagen durch. Einer der entscheidenden Vorteile mobiler Manipulatoren ist wie bei den Cobots, dass diese Maschinen unmittelbar mit menschlichen Arbeitskräften zusammenarbeiten können. Der Fachkräfte- und Personalmangel für Fabrikarbeitsplätze dürfte die Nachfrage nach Einschätzung der IFR künftig weiter steigern.

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Trend 4: Nutzung digitaler Zwillinge für Roboter

Um die Leistung physischer Systeme mit deren virtuellen Abbildern zu optimieren, werden auch in der Robotik zunehmend digitale Zwillinge eingesetzt. Da Roboter in Fabriken vermehrt digital integriert sind, werden dabei reale Betriebsdaten erfasst und genutzt, um Simulationen durchzuführen und wahrscheinliche Ergebnisse vorherzusagen. Als reines Computermodell lässt sich der Zwilling unter Stressbedingungen testen und verändern, ohne dass dabei Verschleiß oder ein Sicherheitsrisiko entsteht. Im Vergleich zu Tests mit physischen Systemen sparen solche virtuellen Simulationen erhebliche Kosten. Der Vorteil: Digitale Zwillinge überbrücken die Kluft zwischen der digitalen und der physischen Welt.

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Trend 5: Humanoide Roboter

Durch die bereits genannten Trends gibt es in der Robotik inzwischen auch bedeutende technologische Fortschritte bei den Humanoiden. Sie können zumindest in prototypischen Szenarien ein breites Aufgabenspektrum in verschiedenen Arbeitsfeldern übernehmen. Das menschenähnliche Design mit zwei Armen und zwei Beinen ermöglicht es, den Roboter flexibel in Arbeitsumgebungen einzusetzen, die eigentlich für Menschen geschaffen wurden. Damit lassen sich humanoide Roboter laut Branchenvereinigung IFR beispielsweise leicht in bestehende Lagerprozesse und Infrastrukturen integrieren. 

Besonders ambitioniert zeigt sich nach Erkenntnissen der IFR China. Chinas Ministerium für Industrie und Informationstechnologie (MIIT) veröffentlichte demnach kürzlich detaillierte Ziele des Landes, bis 2025 Humanoide in Serie zu produzieren. Das MIIT geht davon aus, dass Humanoide eine weitere bahnbrechende Technologie sein werden, ähnlich wie Computer oder Smartphones. Sie seien in der Lage, die Art und Weise, wie wir Menschen Waren produzieren und wie wir leben, verändern zu können. Erste Einsatzfälle humanoider Roboter in der Automobilproduktion will BMW zusammen mit dem US-Hersteller Figure in den USA erproben.

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Die potenziellen Auswirkungen von Humanoiden auf verschiedene Sektoren machen sie zu einem spannenden Entwicklungsbereich. Die Einführung von Humanoiden auf dem Massenmarkt bleibt jedoch eine komplexe Herausforderung. Ein Schlüsselfaktor sind dabei die Kosten: Der Erfolg wird davon abhängen, ob sie sich beispielsweise im Wettbewerb mit etablierten Roboterlösungen wie mobilen Manipulatoren rentieren.