Advanced Robotics - Die nächste Stufe des Fortschritts

Die zunehmende Komplexität vor allem im industriellen Umfeld erfordert eine Umgestaltung der Betriebsabläufe durch die Einführung intelligenter und zielgerichteter Systeme, die die selbstverwaltete Fabrik der Zukunft bilden. Höhere Produktivität, Qualität, wirtschaftliche Vorteile und Flexibilität, um Zwischenfälle in der Supply Chain auszugleichen, gehen einher mit größerer Agilität, Sicherheit für die Mitarbeiter und Verbesserungen der Nachhaltigkeit. Die Robotik leistet einen wesentlichen Beitrag bei der Automatisierung von Prozessen. Das gilt auch für Serviceroboter, die das Leben im Alltag erleichtern und Hilfestellung geben. Schnelle Erfolge basieren vor allem auf leistungsfähigeren elektronischen Bauelementen, die Roboter anpassungsfähiger, wahrnehmungsfähiger, kommunikativer und mobiler machen und ihre Integration in Prozesse erleichtern. Die optimale Interaktion von Hardware und Software, Datengenerierung und -verarbeitung, Kommunikation in Echtzeit (TSN), (W)LAN-Netzwerke ((Industrial) Ethernet), Sicherheitsmessungen und Sensortechnik - bis hin zur Integrationsfähigkeit einzelner Komponenten - ist dabei die entscheidende Voraussetzung.

Rutronik ist der Automation Enabler. Von der Kombination innovativer Komponenten, die auf seinen Features für Best-in-Class-Lösungen basieren, bis hin zu einzigartigen, teilweise patentierten Systemlösungen bietet Rutronik System Solutions Technologien, die den Zugang zu fortschrittlicher Robotik ermöglichen. Die enge Zusammenarbeit mit verschiedenen Partnern sorgt für eine schnelle Umsetzung von Projekten und ein schnelleres Time-to-Market.

Industrielle Robotik

Service Roboter

Industrielle Robotik

Mit dem fortschreitenden Ausbau mobiler Kommunikationsstandards wie 5G und der Möglichkeit, dedizierte Campusnetze einzuführen, werden Robotiksysteme zunehmend in Fertigungsbereichen eingesetzt, die noch am Anfang ihrer Automatisierungsgeschichte stehen. Roboter unterstützen zum Beispiel den Menschen bei schweren Arbeiten in der Montage und fahrerlose Transportfahrzeuge kümmern sich selbstständig um Logistik und Materialfluss.

Fortschrittliche Robotiksysteme tragen zur Entwicklung neuer Geschäftsmodelle in intelligenten Fabriken bei und ermöglichen die Diversifizierung bestehender Angebote und eine schnellere Reaktion auf die Marktnachfrage. Eine Produktionslinie muss beispielsweise nicht mehr an ein Produkt gebunden sein sondern kann verschiedene Artikel produzieren. So entsteht ein neuer Produktmix, der in Echtzeit an Angebot und Nachfrage angepasst werden kann.

Mit einem fortschrittlichen Partner wie Rutronik können diese ersten Schritte bereits im Detail geplant und umgesetzt werden. Die Installation von Industrierobotern erfordert eine genaue Analyse, welche Technologie geeignet ist: autonom oder kollaborativ, mobil oder ortsfest.

Steigerung von Flexibilität, Qualität und Kapazität

Klassische Produktionslinien, bei denen Fabrikarbeiter Tag für Tag die gleiche Aufgabe ausführen, sind aus einer Vielzahl von Gründen nicht mehr zeitgemäß:

Hersteller müssen schnell und flexibel auf sich ändernde Produktionsanforderungen reagieren können.
Hochwertige Produkte und hohe Produktivität dürfen sich gerade in Märkten mit hoher und zeitkritischer Nachfrage nicht länger gegenseitig ausschließen.
Mitarbeiter sollten auf gefährliche und ungesunde Aufgaben weitestgehend verzichten und geistige Fähigkeiten für Planung, Entwicklung und Kontrolle freisetzen können.

Unterschiedliche Aufgaben erfordern unterschiedliche Arten von Robotern

Nach der europäischen Norm DIN EN 775 ist ein Industrieroboter ein automatisch gesteuertes, neuprogrammierbares und vielseitig einsetzbares Handhabungsgerät, das sich in mehrere, festgelegte Richtungen bewegen kann. Er wird entweder ortsfest montiert oder mobil in automatisierten Fertigungsanlagen eingesetzt.

Gewinn an Flexibilität und Individualisierung

Die Zusammenführung von Robotern und fahrerlosen Transportsystemen (FTS) zu autonomen mobilen Robotern (AMRs) bietet die notwendige Flexibilität. Ausgestattet mit fortschrittlicher Navigationstechnik, KI, Sensoren und ausgeklügelten Sicherheitssystemen bewegen sich diese Systeme zwischen den Arbeitsplätzen und tragen auf diese Weise zu einer wesentlichen Optimierung des Betriebs bei. Eine Neuprogrammierung statt kostspieliger Umbaumaßnahmen bei Produktionsänderungen oder Individualisierungen ist deutlich effizienter. Das Ergebnis ist ein äußerst flexibles Fabrikkonzept, das sich direkt im RoI niederschlägt.

Optimierung der Mensch-Maschine-Kooperation

Die Arbeitsgebiete von Robotern und Mitarbeitern werden sich zunehmend ergänzen. Während Industrieroboter derzeit noch durch Schutzzäune abgeschirmt werden, werden ihnen die Fortschritte in den Bereichen KI, Sensortechnik und Kommunikation in Echtzeit einen größeren Arbeitsbereich einräumen. Darüber hinaus vereinfachen fortschrittliche Anwendungen z. B. mit Text-to-Speech, Speech-to-Text und Vision oder Gestensteuerung die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter. Diese Zusammenarbeit ermöglicht es, Effizienz, Produktivität und Qualität zu steigern und die Arbeitsbedingungen zu verbessern.

Kleine und mittlere Unternehmen investieren in Robotik

Die Kostenentwicklung im Bereich der Robotik zugunsten des Return on Invest in Kombination mit dem Gewinn an Flexibilität öffnet den KMU die Türen für eine intelligentere Fabrik in der Zukunft. Die einfachere, intuitivere Steuerung moderner Robotik-Anwendungen sorgt für mehr Akzeptanz und Interesse.

Mehr Flexibilität

Lokalisierung und Regionalisierung von Supply Chains
Losgröße 1: Maßgeschneiderte Produktvariationen für eine wachsende Anzahl von Produkten

Mehr Effizienz

Niedrigere Gesamtbetriebskosten
Fortschritte in verwandten Technologien
Nachhaltigkeit

Bessere Qualität

Reduzierung der Fehlerquote in der Produktion
Verbesserung der Arbeitsbedingungen und der Gesundheit

Anwendungsbeispiele für Industrieroboter

Autonome mobile Roboter

Autonome und drahtlose Interaktion

Roboter, die selbst kontrolliert über ihre Handlungen entscheiden und diese anschließend ausführen, werden als autonome mobile Roboter (AMR) bezeichnet. Eine Voraussetzung für eine erfolgreiche Integration in Herstellungsverfahren ist die Verfügbarkeit lokaler Energieressourcen. Nur dann kann der AMR zeitweise drahtlos navigieren. Er muss auch in der Lage sein, komplexe Wahrnehmungen zu verarbeiten, Entscheidungen zu treffen und entsprechende Handlungen auszuführen.

Fortschrittlicher Partner für dynamische Entwicklungen

Mobile Robotik äußerst dynamisch im Aufwind. Die Fortschritte sowohl in der Hardware als auch in der Software sind enorm: Maschinen werden leichter und vielseitiger. Die Entwicklungen bei den Sensoren und Software-Algorithmen ermöglichen eine noch präzisere Navigation und bessere Sichtfunktionen. Ob Stromversorgung/BMS, Sensortechnik, Positionierung, maschinelles Lernen, KI oder Edge Computing: Rutronik bietet Komponenten und Systemlösungen für die optimale Umsetzung individueller Robotik-Projekte.

Vorteile

Anpassbar in Bezug auf die Betriebsumgebung
Aufgabenorientiert und effizient
Unabhängig

Anwendungen

Logistik und Transport
Inspektion, Wartung und Instandsetzung
Herstellung
Konstruktion

Kollaborative Roboter

Kompakter, vielseitiger und einfacher zu programmieren

Der Unterschied zwischen AMR und kollaborativen Industrierobotern (Cobots) ist der direkte Kontakt zwischen Mensch und Roboter. Die komplexen Maschinen unterstützen und entlasten den Menschen bei einem bestimmten Arbeitsprozess. Roboter übernehmen das Heben schwerer Werkstücke, während Mitarbeiter filigrane Aufgaben übernehmen. Die direkte Nähe von Personen und verschiedenen Roboterelementen erfordert ein umfassendes Sicherheitssystem, das aus ausgeklügelter Sensortechnik, maschinellem Lernen, KI, Kontrolle und Überwachungseinheiten besteht. Im Vergleich zu herkömmlichen Industrierobotern ermöglichen Cobots Vielseitigkeit und eine einfache Anpassung an neue Herstellungsverfahren.

Kollegen für die Fabrik der Zukunft

Die Integration von Cobots führt nicht zur Rationalisierung von Mitarbeitern. Als ergänzendes Automatisierungswerkzeug können diese die Produktivität steigern. Unternehmen, die dieses Konstrukt bereits nutzen, sprechen von einer Steigerung zwischen 30 und 50 Prozent. Die Mitarbeiter profitieren von der körperlichen Entlastung und übernehmen Aufgaben in neu geschaffenen Tätigkeitsbereichen wie die Programmierung von Maschinen oder die Qualitätskontrolle am Ende des maschinellen Produktionsprozesses.

Fortschrittliche Technologien für eine sichere Zusammenarbeit

Gerade im Bereich der Sicherheitsvorkehrungen ist eine genaue Planung unerlässlich. Die Steuerungen müssen jederzeit zuverlässig und präzise funktionieren. Gleichzeitig muss das Einrichten des Cobots einfach bleiben. Welche Lösungen und Komponenten die bestmögliche Wahl darstellen und wo ggf. Weiterentwicklungs- und Investitionsbedarf besteht, zeigt Rutronik in einem gemeinsamen Analysegespräch auf.

Vorteile

Entlastung der Mitarbeiter
Produktivitätssteigerung
Qualitätssteigerung, Reduzierung von Ausfällen und Ausschuss

Anwendungen

Logistik und Transport
Fertigung: Schweißen, Löten, Maschinenbeschickung, Montage
Qualitätskontrolle

Intel Factsheet: Elkhart

Intel Factsheet: Ethernet

Intel Factsheet: RealSense™

JAE Factsheet: Industrial Robotics

Kioxia Factsheet: UFs

Serviceroboter

Bei der Definition von Servicerobotern werden diesen Serviceleistungen und Hilfestellungen aller Art außerhalb des industriellen Kontextes zugewiesen. Serviceroboter interagieren noch enger mit dem Menschen und werden im Rahmen der Homeautomatisierung in den privaten Alltag integriert. Daraus ergeben sich einzigartige Anforderungen im Bereich der Datensicherheit und der Schutzmechanismen. Ihre hohe Autonomie erfordert auch spezielle Lösungen in Bezug auf Energieverbrauch, Lademöglichkeiten und Energiemanagement.

Helden des Alltags, die vieles erleichtern

Ausgestattet mit umfangreicher Sensortechnik, maschinellem Sehen, Kommunikationsmöglichkeiten, KI und einem „Gedächtnis“ werden sie zu nahezu allwissenden, teil- oder vollautonomen Alltagshelfern im Haushalt.

Rutronik begleitet Entwickler und Hersteller von Servicerobotern von der Vorentwicklungsphase bis zur Marktreife mit

Einem tiefen Verständnis von KI, Sensoren, Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI), Virtual Reality (VR)/Augmented Reality (AR)/Mixed Reality, Energie, Sicherheit, Datensicherheit, Cloud- und Kommunikationsnetzwerken und
Bietet ein umfassendes Portfolio an entsprechenden Komponenten und Lösungen, die höchsten Ansprüchen an Sicherheit, Effizienz und Innovation gerecht werden.

Roboter verstehen, wo sie gebraucht werden und agieren selbstverwaltet

Fortschritte in der Entwicklung von Sensoren, Software-Algorithmen und Energiespeichersystemen führen dazu, dass Serviceroboter immer selbstständiger werden. Mit der hochpräzisen Positionierung durch Real Time Kinematic (RTK) navigieren sie beispielsweise punktgenau im Innen- und Außenbereich.

Eine Lösung für Menschen, die auf Hilfe angewiesen sind

Für Menschen mit eingeschränkter Mobilität bieten Serviceroboter eine niederschwellige Möglichkeit der Teilnahme. Als „Sozialroboter“ sind die Maschinen Alltagsbegleiter, Gefährten oder sogar Haustiere für Menschen, die aufgrund von Alter, Krankheit oder Behinderung in ihrem Wirkungskreis eingeschränkt sind. Der entscheidende Faktor ist hier die Integration von hochpräziser KI in Kombination mit maschinellem Lernen, Edge-Lösungen und Bewegungsflexibilität.

Tankbegleiter für die Mobilität der Zukunft

Mit der fortschreitenden Elektrifizierung von Fahrzeugen steigt die Nachfrage nach innovativen Ladesystemen: Betankungsroboter können als Teil des Smart-Grids eine effiziente Serviceoption sein. Werden diese beispielsweise in öffentliche Parkhäuser integriert, kann der Ladevorgang über entsprechende Sensoren und lokale Zustandsanalyse ausgelöst werden, ohne dass der Fahrer eingreifen muss. Voraussetzungen dafür sind unter anderem die Kompatibilität von Ladesystemen, typunabhängige Mess- und Analysetools sowie ein umfassendes, besonders sicheres Energiemanagementsystem.

Benutzer werden von Routineaufgaben entbunden
Höhere Produktivität und Effizienz
Höherer Lebensstandard
Sicheres Arbeits- und Lebensumfeld
Teilnahme am gesellschaftlichen Leben für alle ermöglichen

Anwendungsbeispiele für Serviceroboter

Sicherheits- und Überwachungsroboter: Rettungsroboter für 24/7-Sicherheit

Diese Roboter arbeiten in Stadtvierteln, im Einzelhandel und auf Firmengeländen. Sie agieren voll- oder teilautonom und werden bei Bedarf von Menschen gesteuert. Sie sind ein Konstrukt aus Sensoren, Mobilität, KI, Kameras, Software und HMIs, deren einzelne Komponenten besonders sicher, präzise und analytisch zusammenarbeiten müssen. In der Regel sind sie in Kommunikationsnetzwerke eingebunden, was zusätzliche Sicherheitsmechanismen erfordert. Bei Rutronik gibt es Experten für jede spezifische Anwendung, die über alle Geschäftsbereiche hinweg zusammenarbeiten, um die am besten geeignete Lösung zu finden.

Vorteile

Vielfältige Anwendungsbereiche
Entlastung des Sicherheitspersonals
Risikoprävention

Anwendungen

Smart City
Gebäudeüberwachung
Zutrittsmanagement
Veranstaltungsmanagement
Ordnungs- und Sicherheitskräfte

Transport- und Lieferroboter: Ihr intelligenter Einkaufsassistent

Sie transportieren entweder Pakete oder Einkäufe völlig autonom von A nach B oder übernehmen den Transport als Begleiter von Fußgängern und Radfahrern. Voraussetzung für eine sorgenfreie Umsetzung ist eine umfassende, digitalisierte Tourenplanung, wie sie in Smart-City-Konzepte integriert ist. Die Wireless-Kompetenzen von Rutronik ergänzen sich mit den zukunftsweisenden Softwareentwicklungen von Rutronik System Solutions: Sensortechnik, intuitive HMI über (Touch) Displays, Sprachsteuerung und -erkennung, Edge Intelligence, Energy Harvesting- und -Managementsysteme sowie Kommunikationsschnittstellen und Manipulationssicherheit spielen hierbei eine Rolle – und Rutronik weiß, wie man die effizienteste Lösung findet.

Vorteile

Entlastung der Mitarbeiter
Übernahme von Routineaufgaben
Niedrigere Kosten
Sicherer und effizienterer Transport
Höhere Produktivität

Anwendungen

Versand
Lieferdienste
Einkaufsassistenz
Pflegedienste „Essen auf Rädern“

Informations- und Navigationsroboter: Die perfekten Begleiter

Das Design und die Leistung von HMI ist einer der wichtigsten Bereiche für diese Art von Robotern, da Informationen grafisch (Text, Bild, Video) oder über Audio (Sprache) abgerufen oder wiedergegeben werden. Da auch nicht technikaffine Menschen mit diesen Systemen interagieren, müssen die sichtbaren Komponenten (z. B. Displays, Controller) sehr robust ausgeführt sein. So ist gewährleistet, dass z. B. nach einer unsachgemäßen Nutzung die Einsatzfähigkeit erhalten bleibt. Ein- und Ausgabesysteme erfordern zudem eine hohe Flexibilität und Fehlertoleranz. Eine entsprechende Spracherkennungssoftware, Text-to-Speech- oder Speech-to-Text-Lösungen bauen Sprachbarrieren ab. Rutronik System Solutions hat ein eigenes RutAdaptBoard-TextToSpeech entwickelt, das sich ideal für HMI-Anwendungen eignet, die Sprachsteuerung und Audiowiedergabe benötigen.

Intelligente Navigationssysteme, z. B. mit RTK und einer integrierten Datenbank für Umgebungsinformationen, historische Fakten, Gastronomietipps usw. machen Roboter zu Reisegefährten.

Vorteile

Intuitive Bedienung
Standortunabhängig
Ständig verfügbar

Anwendungen

Tourismus
Öffentliche Einrichtungen
Bildungseinrichtungen

Unterhaltungs- und Spielzeugroboter: Sicherheit steht an erster Stelle und erst an zweiter Stelle kommt der Spaß

Da hier die Unterhaltungsqualität im Vordergrund steht, ist die Komplexität der Anwendungen reduziert. In den meisten Fällen wird die Kaufentscheidung eher durch das Aussehen als durch die tatsächlichen Fähigkeiten eines Roboters beeinflusst. So haben viele Spielzeugroboter ein fast menschen- oder tierähnliches Aussehen.

Da diese Anwendung in erster Linie auf Kinder und Jugendliche zugeschnitten ist, stehen Sicherheitsfragen im Fokus der Entwicklung: Wie wird die Stromversorgung sichergestellt und welche Schutzmechanismen sind vorhanden? Ist der Roboter manipulationssicher? Welche Sicherheitsvorkehrungen schützen z. B. Mikrofon und Kamera vor unbefugtem Zugriff? Da bereits die Auswahl der richtigen Komponenten eine entscheidende Rolle spielt, steht das interdisziplinäre Team von Rutronik von Anfang an beratend zur Seite.

Vorteile

Niederschwellig
Ständig verfügbar
An Benutzer anpassbar

Anwendungen

Sozialroboter
Haustierersatz
Lernassistent

Medizinroboter: Zuverlässige Assistenz in Operationssälen, in der Pflege und Therapie

Ein chirurgischer Roboter kann nur dank eines äußerst komplexen Systems von Sensoren und Regelalgorithmen so feinfühlig und (teil-)autonom arbeiten, dass dem menschlichen Chirurgen die Rolle des Supervisors bleibt. Unter dem Begriff „Pflegeroboter“ versteht man sozial assistive Systeme, die sowohl Pflegekräfte als auch Menschen mit Assistenzbedarf unterstützen. Therapieroboter hingegen sind fortschrittliche Therapiegeräte, die die physische und psychische Konstitution eines Patienten (wieder) herstellen.

Präzision und Zuverlässigkeit

Präzision und überdurchschnittliche Zuverlässigkeit sind unbestreitbare Parameter im medizinischen Umfeld. Steuerung, KI, maschinelles Sehen, Kameras, Sensoren, Ausfallschutz, Stromversorgung, Robustheit, Datenanalyse und -sicherheit sowie HMIs: Jede Komponente in diesen Bereichen muss die bestmögliche Leistung bieten. In der Linecard von Rutronik finden sich viele Hersteller, die sich auf die Anforderungen des medizintechnischen Markts spezialisiert haben. Durch die enge Zusammenarbeit zwischen Distributor und Herstellern entstehen ein enges Vertrauensverhältnis und fachliche Synergien.

Vorteile

Ständige Nutzbarkeit
Unterstützung des medizinischen Personals
Höhere Präzision
Steigerung der Effizienz

Anwendungen

Krankenhäuser
Seniorenresidenzen und Pflegeheime
Rehabilitation
Ambulante und stationäre Einrichtungen

Haushalts- und Gartenroboter: Kleine Helfer im Alltag

Für automatisierbare Aufgaben im Haushalt oder im Garten eingesetzt, ist diese Art von Robotern bereits weit verbreitet. Mittels verschiedener Sensoren und Kameras, z. B. zur Erfassung des Verschmutzungsgrads und der Positionsbestimmung, Einbindung in Heimnetzwerke, Batteriemanagementsysteme und bei Bedarf in maschinelles Lernen werden pausenlos verfügbare Alltagshelfer realisiert, die für Komfort und Sicherheit sorgen. Robustheit, Langlebigkeit und einfache Handhabung zeichnen diese Roboter bis auf die Komponentenebene aus. Mit seinen interdisziplinären Einheiten ist Rutronik ein Lösungsanbieter bei der Entwicklung dieser Helfer.

Vorteile