Smartbot 14-03-2014 by STODT Toekomsttechniek

SmartBot SInBot

Smart Industrial Robots

Bahnbrechende Innovationen f체r die Industrie Grensverleggende innovaties voor de industrie

Grunewald

Roboter fr채st Kohlefaserverbund werkstoffe Robot freest composiet

Roelofs Kipper

Multitalente f체r kosteneffiziente Produktion Van alle markten thuis

SInBot

SmartBot Die Evolution der Roboter geht mit großen Schritten voran. Die neuesten Entwicklungen in der Sensortechnologie, ICT und Robotertechnologie ermöglichen es der kommenden Robotergeneration, den SmartBots, komplexe Aufgaben autonom und mit großer Präzision auszuführen. Hierdurch kann die Betriebsführung optimalisiert

Zusammenarbeit ist Basis für Innovation

werden und entstehen Anwendungsmöglichkeiten und Chancen für neue Märkte. Im INTERREG IVA-Projekt SmartBot arbeiten deutsche und niederländische Firmen und Forschungseinrichtungen zusammen an der Entwicklung von Demonstrationsmodellen von SmartBots für die Landwirtschaft (AgroBot), den maritimen Sektor (RoboShip) und die Industrie (SInBot).

Van samenwerking komt innovatie

Die interregionale Zusammenarbeit zwischen Unternehmen und Forschungseinrichtungen beim SmartBot-Projekt legt den Grundstein für den Aubau einer strukturellen grenzüberschreitenden Innovationskapazität und für wirtschaftliche Fortschritte. Die deutsch-niederländische Grenzregion entwickelt sich hierdurch zur Wissensregion im Bereich der Multi-Sensor-Robotersysteme.

AgroBot

RoboShip

SInBot

De evolutie van robots bevindt zich in een stroomversnelling. Recente ontwikkelingen in de sensortechnologie, ICT en robotica stellen de komende generatie robots, SmartBots, in staat om complexe taken autonoom en met grote precisie uit te voeren. Dit maakt een optimalisatie van de bestaande bedrijfsvoering mogelijk en creëert nieuwe kansen. Binnen het INTERREG IVA-project SmartBot werken Duitse en Nederlandse bedrijven en kennisinstellingen samen aan de ontwikkeling van demonstratiemodellen van SmartBots voor de landbouw sector (AgroBot), maritieme sector (RoboShip) en de industriële sector (SInBot). De interregionale samenwerking tussen bedrijven en kennisinstellingen binnen het SmartBot project legt de basis voor structurele grensoverschrijdende innovatie en economische ontwikkeling. De Duits-Nederlandse grensregio verwerft hierbij een positie als kennisregio op het gebied van multi-sensor robotsystemen.

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Die Welt, in der wir leben, verlangt nach immer mehr Arbeitsteilung, immer höherer Spezialisierung und noch komplexeren Innovationen. Nur durch die Bündelung von Wissen, Leistung und Know-how können wir wirklich Neues schaﬀen.

De wereld waarin we leven wordt steeds specialistischer, de vraag specifieker en de innovaties complexer. Alleen door het bundelen van kennis, kracht en kunde kunnen we het vereiste niveau van uniciteit bereiken, waardoor we werkelijk aan vernieuwing doen.

Innovation ist unverzichtbar. Die europäische Fertigungsindustrie ist nur überlebensfähig, wenn sie sich umorientiert – weg von der Massenproduktion, hin zu wechselnden kleinen Produktserien und Einzelanfertigungen mit hohem Zusatznutzen. Doch die heutige Generation der Industrieroboter erscheint für den Einsatz in einer derart wechselhaften Produktionsumgebung nicht flexibel und intelligent genug. Das wiederum treibt die Kosten nach oben und birgt die Gefahr, dass Produktionsstandorte in Niedriglohnländer verlegt werden.

En vernieuwing is noodzakelijk! Om te kunnen overleven verschuift de Europese productie-industrie steeds meer van massaproductie naar afwisselend kleine series en zelfs unieke producten met een hoge toegevoegde waarde. De huidige generatie industriële robots is echter niet flexibel en intelligent genoeg om in deze snel wisselende productieomgeving ingezet te kunnen worden, waardoor de kosten hoog zijn en het risico bestaat dat de productie naar lagelonenlanden verdwijnt.

Genau hier setzt das SInBot-Projekt an, ein Akronym für Smart Industrial roBots. Zehn Partner haben sich in den vergangenen beiden Jahren in den Bereichen Sensorik, Roboterintelligenz, Mobilität, Kommunikation, Sicherheit sowie in der eigentlichen Projektplattform engagiert. Am Ende kommen diese sechs Tätigkeitsfelder in einer vernetzt kooperierenden Einheit zusammen: einer intelligenten Roboterplattform, die in der Zerspanungsindustrie eﬃzient, wirksam und flexibel eingesetzt werden kann. Der Kooperation mit dem Endabnehmer, den Firmen Roelofs Kipper und Grunewald, ist es zu verdanken, dass das Projekt konkret und praxisorientiert geblieben ist und die zehn Partner stets das Endprodukt im Blick behalten haben. Im Jahr 2014 werden nun alle Teilbereiche zusammengeführt. Die Kooperation wird noch enger, Beziehungen werden gefestigt. Ich wünsche der Industrie und den Wissenspartnern, dass die Zusammenarbeit im Rahmen des SInBot-Projekts den Grundstein für einen dauerhaften und regen Austausch legt. Innovation ist ohne Zusammenarbeit undenkbar. Zusammenarbeit ist Basis für Innovation.

Dit probleem ligt ten grondslag aan het SInBot-project, dat een afkorting is van Smart Industrial roBots. Tien partners hebben zich de afgelopen twee jaar ingezet op het vlak van sensoriek, intelligentie, mobiliteit, communicatie, veiligheid en het platform zelf. Deze zes activiteiten moeten uiteindelijk resulteren in één samenwerkend geheel: een intelligent robotplatform dat efficiënt, effectief en flexibel ingezet kan worden in de verspaningsindustrie. Door de samenwerking met de eindgebruiker, de firma’s Roelofs Kipper en Grunewald, bleef het project concreet en praktijkgericht, en waren de tien partners gefocust op het eindproduct. Het jaar 2014 is het jaar waarin alle stukken bij elkaar komen. De samenwerkingsbanden worden nog nauwer, verbindingen worden nu echt gelegd. Ik wens de industrie en de kennispartners toe dat de SInBot-samenwerking smaakt naar blijvende onderlinge contacten. Want innoveren is samenwerken. En van samenwerking komt innovatie. Jeroen Wevers projectleider SInBot

Jeroen Wevers Projektleiter SInBot

SmartBot

SInBot

“An einer mobilen Lösung geht zukünftig kein Weg vorbei“

“Mobiele oplossingen zijn de toekomst”

Grunewald

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Roboter fräst Kohlefaserverbund werkstoffe

Robot freest composiet Gegründet wurde die Grunewald Firmengruppe vor über 50 Jahren als Modellbaubetrieb. Das Unternehmen mit Stammsitz in Bocholt genießt heute einen erstklassigen Ruf als leistungsfähiger Anbieter für moderne Werkzeugbaulösungen und Gussteile. Die Grunewald Firmengruppe setzt moderne Techniken für die Herstellung von Werkzeugen, Formen, Modelleinrichtungen und Vorrichtungen ein. Auch die Fertigung von Werkzeugen für die Automobil- und Luftfahrtindustrie zur Herstellung von Kohlefaserbauteilen gehört zum Leistungsspektrum der Firmengruppe. Der Geschäftsführer Ulrich Grunewald beschäftigt sich im Rahmen des SInBot-Projektes mit der werkstoffbezogenen Optimierung von Frässtrategien.

De Grunewald-groep is ruim 50 jaar geleden opgericht als modelmakerij. Tegenwoordig is de onderneming vanuit de hoofdvestiging in Bocholt actief als aanbieder voor moderne werktuigbouwkundige oplossingen en gegoten onderdelen. Voor de fabricage van gereedschappen, mallen, modellen en installaties maakt de onderneming gebruik van moderne technieken. Ook het fabriceren van gereedschappen voor de auto- en luchtvaartindustrie voor de productie van composiet onderdelen behoort tot het aanbod van de groep. In het kader van het SInBot-project houdt directeur Ulrich Grunewald zich bezig met de materiaalspecifieke optimalisering van freesstrategieën.

Ulrich Grunewald hält den Einsatz von flexiblen Robotern als Ersatz für Fräsmaschinen für ein vielversprechendes Zukunftsszenario: „Durch Roboter sind wir in der Fertigung von gefrästen Kohlefaserbauteilen flexibler und profitieren von geringeren Investitionskosten.“ Vor diesem Hintergrund hat Grunewald zu Beginn des Forschungsprojektes die notwendigen Anforderungen für einen industriellen Einsatz von mobilen Robotern definiert: „Die einzelnen Projektpartner arbeiten nun daran, die Anforderungen unserer Robotikspezialisten umzusetzen. Wir erwarten zum Projektende eine Lösung, die in der Praxis funktioniert.“

Voor Ulrich Grunewald is het gebruik van flexibele robots als vervanging voor freesmachines een veelbelovend toekomstscenario: "Dankzij robots zijn we flexibeler bij de productie van gefreesde, composiet onderdelen en profiteren we van lagere investeringskosten." Tegen deze achtergrond heeft Grunewald aan het begin van het onderzoeksproject de noodzakelijke eisen voor een industriële toepassing van mobiele robots gedefinieerd: "De verschillende projectpartners werken er nu aan om de eisen van onze roboticaspecialisten te implementeren. We verwachten na afronding van het project dan ook een oplossing die in de praktijk functioneert.

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“Es ist unser Wunsch, beim Fräsen von Kohlefaserbauteilen Roboter einzusetzen, die sich in Sachen Programmierung wie eine Fräsmaschine bedienen lassen“

“Jetzt geht es um die Details"

“Het gaat nu vooral om de details”

Wiederholgenauigkeit beim Fräsen von CFK-Bauteilen „Um Kohlefaserverbundwerkstoﬀe hochgenau fräsen zu können, müssten wir die Positionierung des Roboters regelmäßig überprüfen und anpassen“, erklärt Grunewald. Das System ist nicht dafür ausgelegt, betriebsbedingte Krafteinwirkungen oder externe Einflussfaktoren zu kompensieren. Der Roboter übt beim Fräsen eine Kraft aus, die sich auf die Wiederholgenauigkeit auswirkt, da der Roboter aufgrund seines mechanischen und im Vergleich zur Fräsmaschine weniger steifen Aufbaus die Kräfte nicht in jeder Position ausgleicht. „Um die Wiederholgenauigkeit beim Fräsen von Kohlefaserverbundwerkstoﬀen zu optimieren, haben wir eine Roboterzelle erworben“, führt Grunewald aus und ergänzt: „Bisher haben wir sehr viel über die Kräfteeinwirkung eines Roboters auf ein Bauteil gelernt, wissen diese aber noch nicht zu kompensieren.“ Aus diesem Grund wird die Roboterzelle für die Testphase zusätzlich mit einer Sensorik ausgestattet. Ziel ist die fortlaufende Überprüfung der Positionierung, um Ungenauigkeiten auszugleichen. „Zur Optimierung der Wiederholgenauigkeit sind wir deswegen auf das Know-how der Projektpartner in Sachen Sensortechnik angewiesen“, so Grunewald.

“Wat we graag willen, is bij het frezen van composiet onderdelen robots inzetten die zich qua programmering laten bedienen als een freesmachine”

Herhalingsnauwkeurigheid bij het frezen van composiet-onderdelen "Om composiet met uiterste precisie te kunnen frezen, zouden we de positionering van de robot regelmatig moeten controleren en aanpassen", legt Grunewald uit. "Het systeem is niet in staat om krachten of externe invloeden die tijdens het gebruik ontstaan te compenseren. De robot oefent bij het frezen een kracht uit die gevolgen heeft voor de herhalingsnauwkeurigheid. Dit komt omdat de robot door zijn mechanische constructie, en vergeleken met een freesmachine minder stijve constructie, de krachten niet in elke positie compenseert. "Om de herhalingsnauwkeurigheid bij het frezen van composiet te optimaliseren, hebben we een robotcel aangeschaft", legt Grunewald uit en vult aan: "We hebben al zeer veel geleerd over de invloed van de krachten van een robot op een onderdeel, maar we weten nog niet hoe we deze moeten compenseren." Daarom wordt de robotcel voor de testfase extra uitgerust met een systeem van sensoren. Doel is de continue controle van de positionering, om onnauwkeurigheden te compenseren. "Ter optimalisering van de herhalingsnauwkeurigheid zijn we aangewezen op de know-how van de projectpartners op het gebied van sensortechnologie”, aldus Grunewald.

Prozessstandardisierung mit feinfühligem Roboter „Für uns wäre eine Standardisierung der Steuerungsprozesse zur Vermeidung von Ungenauigkeiten sinnvoll. Nur so können wir die Wirtschaftlichkeit erhöhen und langfristig Roboter in der Fertigung von Kohlefaserverbundwerkstoffen einsetzen“, erklärt Grunewald. Da Kohlefaser sich nicht immer homogen verhält wie beispielsweise Stahl, stellt die Standardisierung der Steuerung eine Herausforderung dar. Ein wünschenswertes Zukunftsszenario ist, dass Roboter feine Unterschiede in der Materialbeschaffenheit erkennen und dementsprechend reagieren. Hier liegt noch sehr viel Entwicklungspotenzial. „Für uns ist es ein Erfolg, wenn der Roboter am Ende der Testphase genau das macht, was wir von ihm verlangen“, meint Grunewald. Sicherheitstechnischer Ausblick in die Zukunft Grunewald plant derzeit kein Folgeprojekt, um erst einmal eigene Erfahrungen über den Einsatz von Robotern zum Fräsen von Kohlefaserverbundwerkstoffen zu sammeln. „Trotzdem werden wir den Gedanken einer mobilen Plattform weiterverfolgen, auch wenn wir heute noch keine Anwendung dafür haben“, stellt er in Aussicht. Ein großes Hindernis bilden derzeit die sicherheitstechnischen Rahmenbedingungen bei der Zusammenarbeit von Mensch und Maschine. „Der rechtliche Rahmen für den Einsatz von Menschen in einer von Robotern gesteuerten Fertigung muss zusammen mit den Berufsgenossenschaften erarbeitet werden“, erklärt Grunewald und ergänzt: „Daran führt kein Weg vorbei, denn flexible Roboter sind die Systeme der Zukunft.“

Processtandaardisering met fijngevoelige robots "Voor ons zou een standaardisering van de besturingsprocessen ter voorkoming van onnauwkeurigheden zinvol zijn. Alleen zo kunnen we efficiënter werken en op de lange termijn robots inzetten bij de productie van composiet materialen", verklaart Grunewald. Omdat composiet echter niet – zoals bijvoorbeeld staal – altijd homogeen is, vormt de standaardisering van de besturing een uitdaging. Een gewenst toekomstscenario is dat robots fijne verschillen in de materiaalkwaliteit detecteren en dienovereenkomstig reageren. Op dit gebied is echter nog veel research nodig. "Wij beschouwen het project als geslaagd als de robot na afloop van de testfase precies datgene doet wat wij van hem verlangen", aldus Grunewald. Veilig toekomstperspectief Grunewald plant momenteel geen vervolgproject, om eerst eens eigen ervaringen met de toepassing van robots voor het frezen van composiet te evalueren. "Desondanks blijven we werken aan het idee van een mobiel platform, ook al hebben we er nu nog geen toepassing voor", stelt hij alvast in het vooruitzicht. Een grote hindernis vormen momenteel de veiligheidstechnische randvoorwaarden bij de samenwerking tussen mens en machine. "De juridische randvoorwaarden voor het inzetten van mensen in een door robots gestuurde productieomgeving moeten samen met de vakverenigingen worden uitgewerkt", verklaart Grunewald en vult aan: "Daar is geen ontkomen aan, want flexibele robots zijn de systemen van de toekomst."

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Irmato Industrial Solutions

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Auf Präzision kommt es an

Precisie is essentieel

Das Ingenieurunternehmen Irmato Industrial Solutions aus Drachten entwickelt Lösungen in den Bereichen Produktions-, Mess- und Automatisierungstechnik. Knowhow und Erfahrungen auf diesem Gebiet fließen in die Entwicklung der neuesten Robotertechnologie im Rahmen des SInBot-Projekts mit ein. Dabei ist Irmato für die komplette Systemintegration verantwortlich und befasst sich mit der Frage, wie die Roboter noch präziser arbeiten können.

Het ingenieursbedrijf Irmato Industrial Solutions uit Drachten ontwerpt productiemachines, meetmachines en automatisering. De kennis en ervaring die zij op dit gebied hebben brengen zij in het project SInBot in ten behoeve van de ontwikkeling van de nieuwste robottechnologie. Binnen het project is Irmato verantwoordelijk voor de overall systeemintegratie en voor de vraag hoe ze de robots nauwkeuriger kunnen krijgen.

„Zahlreiche Fabriken arbeiten gegenwärtig mit herkömmlichen Industrierobotern. In absehbarer Zeit wird es neue Roboter geben, die aufgrund ihrer eigenständigen Bewegung und der Fähigkeit, mit hoher Präzision mehrere Handlungen auszuführen, viel flexibler und eﬃzienter eingesetzt werden können. Daran arbeiten wir zurzeit mit Hochdruck“, berichtet Dr. Jan Reinder Fransens, Systemarchitekt bei Irmato.

“In veel fabrieken wordt momenteel nog gewerkt met standaard industriële robots. Binnen afzienbare tijd zullen nieuwe robots hun opwachting maken die zich zelfstandig door de fabriek bewegen, daardoor veel flexibeler en efficiënter inzetbaar zijn, en meerdere handelingen kunnen verrichten met een hoge nauwkeurigheid. En daar werken we nu heel hard aan”, vertelt dr. Jan Reinder Fransens, verantwoordelijk voor de technologie-ontwikkeling bij Irmato.

Die Sensortechnologie von Irmato schafft die Voraussetzungen für den Bau von Robotern, die um ein Vielfaches präziser arbeiten als bisher. Zum Einsatz kommt diese Technologie in der Produktion für Auto- oder Flugzeugbauteile – Industrieanwendungen also, bei denen

De sensortechnologie van Irmato wordt ingezet om robots vele keren preciezer te laten werken dan nu het geval is. Denk aan de productie van auto- of vliegtuigonderdelen, industrie waarbij precisie een

es auf absolute Präzision ankommt. Die hier eingesetzten Roboter müssen die Vorgaben der Auftraggeber auf den Zehntelmillimeter genau erfüllen. Zugleich gibt es in dieser Branche besonders viele unterschiedliche Bauteile, was Flexibilität in der Produktion erfordert. Entwicklungsziel sind also Roboter, die so anpassungsfähig sind, dass sie ohne viel kostbare Vorlaufzeit kleine Produktionsserien herstellen können. Irmato will bis Ende des Jahres über ausreichend hauseigene Expertise verfügen, um eine neue Generation hochpräziser, flexibel einsetzbarer Roboter und deren Arbeitsweise in der Praxis vorführen zu können.

absolute eis is. Daar zijn robots nodig die exáct doen wat de opdrachtgever wil, tot op de tiende millimeter. Daarbij kent dit type industrie een grote verscheidenheid aan onderdelen die om flexibiliteit in de productie vraagt. En dus om robots die zo flexibel zijn dat kleine series geproduceerd kunnen worden zonder kostbare herprogrammering van robots. Irmato hoopt eind dit jaar voldoende kennis in huis te hebben voor een nieuwe generatie uiterst nauwkeurige en flexibele robots en dat het zo ver is dat het al kan demonstreren hoe de nieuwe generatie robots gaat werken.

Im Rahmen des SInBot-Projekts übt Irmato den engen Schulterschluss mit den Partnern der „Zukunftsfabrik“. „Ich empfinde die Zusammenarbeit mit den verschiedenen Partnern als Bereicherung. Hier ergänzen Theorie und Praxis einander auf höchst positive Weise“, erläutert Dr. Fransens. „Dieses Projekt stellt eine große Herausforderung dar und hat für die Innovationsleistung der Branche große Bedeutung. Wir sind froh, dass wir von Drachten aus unseren Beitrag dazu leisten können.“

In het kader van SInBot werkt Irmato nauw samen met de partners aan de ‘fabriek van de toekomst’. “Ik vind het een verrijking om met de verschillende partners samen te werken. Theorie en praktijk komen hier nu goed bij elkaar”, zegt Fransens. “Dit is echt een zeer uitdagend project, van veel betekenis voor de innovatie van de industrie. Mooi dat wij er hier vanuit Drachten, een steentje aan kunnen bijdragen”, aldus Jan Reinder Fransens.

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Rijksuniversiteit Groningen

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Ein Team aus Robotern Een team van robots

Professor Ming Cao (r) und Doktorand Hector Garcia de Marina Peinado mit den Testroboter. Professor Ming Cao (r) en Ph.D. student Hector Garcia de Marina Peinado met de testrobots.

An der Reichsuniversität Groningen arbeitet ein Spezialistenteam an der Entwicklung des „Industrieroboters der Zukunft“. Prof. Ming Cao – geboren in China, promoviert in Yale und Princeton – forscht auf dem Feld der Aufgabenkoordination von Mobilrobotern. Doktorand Hector Garcia de Marina Peinado vom Institute for Technology, Engineering & Management unterstützt ihn dabei. „Die heutigen Industrieroboter sind oft groß, leistungsstark und lediglich für eine einzige Aufgabe ausgelegt. Die Produktion kleiner Serien verlangt jedoch nach einer neuen und flexibler einsetzbaren Robotergeneration. Die Roboter, an denen wir arbeiten, sind deshalb kleiner, bewegen sich autonom durch den Produktionsraum und kooperieren miteinander. Das wird für die Produktionslinien in Fabriken weitreichende Konsequenzen haben“, erläutert Prof. Cao. „Unsere Arbeit läuft im Grunde auf die Beantwortung einer Frage hinaus: Wie können wir autonome Roboter dazu bringen, eﬃzient und wirksam zusammenzuarbeiten“, erklärt Prof. Cao. Sein Team untersucht Möglichkeiten, wie eine Gruppe von Robotern dieselben Aufgaben wie ein großer

Aan de Rijksuniversiteit Groningen werkt een team van specialisten intensief aan een ontwikkeling voor de ‘industriële robot van de toekomst’. Prof. Ming Cao – geboren in China, gepromoveerd in Yale en Princeton – onderzoekt de taakcoördinatie van mobiele robots. Hij doet dit samen met Ph.D. student Hector Garcia de Marina Peinado vanuit het Institute for Technology, Engineering & Management.

“De huidige industriële robots zijn vaak grote sterke robots met een enkele taak. De productie van kleinere series vraagt om een nieuwe generatie robots: flexibeler inzetbaar. De robots waar wij aan werken zullen daarom kleiner zijn, zich autonoom door de productieruimte bewegen én samenwerken. Dat zal ingrijpende gevolgen hebben voor de productielijnen in fabrieken”, zegt prof. Cao. “Wat wij doen komt in essentie neer op de vraag: hoe kunnen we autonome robots efficiënt en effectief laten samenwerken”, legt prof. Cao uit. Zijn team onderzoekt met name hoe een team van robots dezelfde taken

leistungsstarker Roboter erledigen kann. „Dafür entwickeln wir eine ausgeklügelte Strategie, bei der die Roboter jeweils voneinander wissen, wo sie sich befinden und welche Aufgaben zu erledigen sind. Streng genommen arbeiten wir am Gehirn des Roboters.“ Hector Garcia: „Wir sehen für diese neue Robotergeneration eine große Zukunft voraus. Gerade weil die Intelligenz im Roboter steckt und nicht in der Peripherie. Firmen wie Google, Microsoft und Apple zeigen großes Interesse für die Chancen der Robotik bei der Nutzung lokaler Informationen für globale Aufgaben.“ Von der Zusammenarbeit mit den verschiedenen Projekt– partnern ist Prof. Cao begeistert. „In Groningen konzentrieren wir uns vor allem auf theoretische Forschung in einem Laborumfeld. Die zu den Unternehmen und auch zur Westfälischen Hochschule bestehenden Kontakte sind für uns ausgesprochen wertvoll, weil wir unsere Forschungstätigkeit auf die reale Welt abstimmen können. Wir ergänzen einander ausgesprochen gut.“

kan uitvoeren als één grote sterke robot, waarbij de taken verdeeld zijn over meerdere robots. “Daarvoor ontwikkelen we een slimme strategie waardoor de robots van elkaar weten waar ze zijn en weten welke taken moeten worden uitgevoerd. Eigenlijk werken we aan het brein van de robot.” Hector Garcia: “Wij denken dat er een grote toekomst is voor deze nieuwe generatie robots. Juist omdat de intelligentie in de robot zit en niet in de omgeving. Bedrijven als Google, Microsoft en Apple zijn zeer geïnteresseerd in de mogelijkheden die robotica biedt om gebruik te maken van lokale informatie voor globale taken.” Prof. Cao is enthousiast over de samenwerking met de verschillende partners in het project. “In Groningen richten we ons vooral op theoretisch onderzoek in een laboratoriumomgeving. De contacten met de bedrijven en ook de Westfälische Hochschule zijn voor ons heel waardevol omdat we ons onderzoek kunnen toepassen in de echte wereld. Wij vullen elkaar prima aan.”

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Roelofs Kipper

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Multitalente für kosteneffiziente Produktion Van alle markten thuis Ein einzigartiges Produkt feiert Weltpremiere: Erstmals wurde eine Lademulde aus superleichtem Kompositkunststoff hergestellt. Die vollautomatische Produktionsumgebung für die präzise und kostenwirksame Verarbeitung dieses besonderen Werkstoffs stammt von SInBot.

De wereldwijde primeur van een uniek product is al binnen: een lichtgewicht laadbak gemaakt van kunststof composieten. Het ontwerp voor de volledig geautomatiseerde productieomgeving om dit bijzondere materiaal nauwkeurig en kostenefficiënt te verwerken komt van SInBot.

Leichter. Fester. Energieeffizienter. Nachhaltig. Die positiven Bewertungen der Kompositkippmulde sprechen für sich. „Nur das Attribut ‚kostengünstiger‘ fehlt in dieser Aufzählung“, so der Initiator Martin Luinstra von Roelofs Kipper und ComposiTTransport. „Dank größerer Ladekapazität und geringerem Kraftstoffverbrauch ermöglicht der Kunststoffkipper zwar beachtliche Kosteneinsparungen, doch dafür ist er auch teurer in der Anschaffung. Unsere Aufgabe besteht nun darin, dieses Produkt zu einem akzeptablen Preis anzubieten. Kein Mensch kauft eine solche Mulde, wenn sie doppelt so viel kostet wie ein herkömmliches Modell. Wäre der Kompositkipper um 50 Prozent teurer, würde der Kunde zögern. Aber bei einem Preisunterschied von 30 Prozent hätte man durchaus etwas in der Hand. Diese Zielmarke ist nur mit einem robotergestützten Produktionsumfeld zu erreichen, in dem rund um die Uhr gearbeitet wird.“

Lichter. Sterker. Energie-efficiënter. Duurzaam. De positieve kwalificaties van de composieten kiepbare laadbak voor vrachtwagens vormen een indrukwekkend rijtje. Het woord ‘goedkoper’ staat er echter helaas niet tussen, beaamt initiatiefnemer Martin Luinstra van Roelofs Kipper en ComposiTTransport. “De kunststof kipper levert weliswaar flinke kostenbesparingen op doordat de gebruiker er meer vracht mee kan vervoeren en veel brandstof bespaart, maar de aanschafprijs is hoger. Het is onze uitdaging om er een prijskaartje aan te hangen dat de markt accepteert. Niemand koopt een bak die tweemaal duurder is dan een traditioneel exemplaar. Als hij vijftig procent duurder is, zou de klant er misschien over nadenken. Maar wanneer de composieten kipper slechts dertig procent duurder is, ja, dán heb je iets in handen. Om dat te bereiken moet je een fabriek hebben met robots die dag en nacht aan het werk zijn.”

Roboter statt Niedriglöhne Entwickelt wurde der Fiby Kipper, wie die Kippmulde genannt wird, im Jahr 2011 von einem Firmenkonsortium aus der niederländischen Provinz Overijssel. Luinstra erklärt: „Phase 1 bestand aus der Herstellung eines von Hand gefertigten Prototyps. Aktuell befinden wir uns in Phase 2: der manuellen Serienfertigung. Pro Woche können wir nur einen, maximal zwei Kipper herstellen. Das erklärt den hohen Preis. Aus diesem Grund benötigen wir für Phase 3 ein weitgehend automatisiertes Produktionsumfeld. Die Verlagerung der Produktion in ein Niedriglohnland stellte sich allerdings niemals als Option, von Anfang an kam nur die Arbeit mit Robotern infrage. Das verschafft uns einen Vorsprung gegenüber den Wettbewerbern.“ Das Konsortium hatte zunächst keine konkrete Vorstellung davon, wie die Produktionsumgebung am Ende aussehen sollte. Glücklicherweise war das Hengeloer Unternehmen STODT, das auch am SInBot-Projekt beteiligt ist, einer der Konsortialpartner.

Lagelonenland

Sogar der Abfall kommt weg Zehn Wissenszentren befassen sich seit 2012 im Rahmen des SInBot-Projekts mit diesem kaufmännischen Problem und suchen nach einer Möglichkeit, den Fiby Kipper durch den Einsatz „selbständig denkender“, miteinander

Eigen rommel opruimen

De Fiby Kipper, zoals de laadbak is genoemd, werd in 2011 ontwikkeld door een consortium van Overijsselse bedrijven. Luinstra: “Fase één was het produceren van een handgemaakt prototype. We zitten nu in fase twee: handmatige serieproductie. Dat valt niet mee. We kunnen maar één, hooguit twee kippers per week maken, die daardoor veel te duur worden. In fase drie moet de productie daarom plaatsvinden in een vergaand geautomatiseerde fabriek. Ik heb nooit overwogen om de productie naar een lagelonenland te verplaatsen, het was vanaf het begin mijn insteek om met robots te werken. Dat geeft ons een voorsprong op de concurrentie.” Hoe de uiteindelijke productieomgeving eruit moest komen te zien, daar had het consortium echter nog niet direct een beeld bij. Gelukkig was een van de betrokken partners STODT uit Hengelo, dat mede aan de wieg stond van het SInBot-project. De rest is geschiedenis.

Binnen SInBot buigen tien kennisinstellingen zich sinds 2012 over de commerciële vraag hoe de Fiby Kipper zo kostenefficiënt mogelijk geproduceerd kan worden met gebruik van zelfdenkende, samenwerkende robots

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"Die Fabrik wird einzigartig sein”

kooperierender und vielseitig einsetzbarer Roboter möglichst kosteneffizient zu produzieren. „Mir schwebte ein Roboter vor, der verfahrbar sein sollte und mehrere Aufgaben erledigen kann“, erinnert sich Martin Luinstra. „Es wäre doch schade, ein solches Gerät ausschließlich zum Fräsen einzusetzen und es die restliche Zeit nicht zu nutzen.“ Aus diesem Grund sollten die für die Herstellung des Fiby Kippers eingesetzten Roboter nicht nur hochpräzise zerspanen können, sondern auch in der Lage sein, die Form herauszulösen und die Öffnungen exakt an der richtigen Stelle zu bohren. „Zu begrüßen wäre auch, wenn der Roboter Dinge festhalten und den eigenen Abfall wegräumen könnte. Letzteres meine ich durchaus ernst, denn Produktionsabfälle sind in der laufenden Fertigung ein großes Problem“, so Luinstra. Eine solche Fabrik wird einzigartig sein, denn für die automatisierte Verarbeitung von Kompositkunststoff gibt es in diesem Umfang nichts Vergleichbares. Die Kunst des Zuhörens Von der Zusammenarbeit mit den Wissenszentren hatte sich Martin Luinstra mehr versprochen. „Gerade am Anfang des Projekts wurden wir überschüttet mit Ideen und Entwürfen, die aber alle nicht zu gebrauchen waren. Ich sage immer: Wenn man mit Fördermitteln arbeitet, dann muss dabei etwas herauskommen! Ich hatte den Eindruck, dass Wissenschaft und Industrie einander nicht richtig zuhörten.“ Nach einer etwas holprigen Anlaufphase blickt der leidenschaftliche Visionär wieder zuversichtlich in die Zukunft. „Ich denke, wir sind jetzt auf dem richtigen Weg“, so Luinstra, „auch wenn das Tempo noch hinter meinen Erwartungen zurückliegt. Andererseits ist es vielleicht gar nicht so schlecht, dass wir ein wenig hinter dem Zeitplan liegen, denn aufgrund der Krise im Bauhauptgewerbe wird jetzt ohnehin nichts gekauft. An dem Produkt besteht sehr großes Interesse. Die Kaufbereitschaft ist da, aber für das Geschäft braucht es bessere Zeiten. Wenn die vollautomatische Fabrik erst einmal den Betrieb aufgenommen hat, erwarte ich eine Absatzmenge von ungefähr tausend Kippern pro Jahr. Dank der flexiblen Programmierung können dieselben Roboter neben den Kippern auch andere Kompositprodukte wie Trailer, Tieflader, Frachtschiffe und Containertanks herstellen. Wir haben große Pläne. Kompositkunststoffe sind der Rohstoff der Zukunft, denken Sie an meine Worte.“

“De fabriek zal uniek in zijn soort zijn”

die van alle markten thuis zijn. “Ik zag een robot voor me, eventueel verrijdbaar, die meerdere klussen kan doen”, zegt Martin Luinstra. “Het is zonde als je hem alleen laat frezen, dan houdt hij tijd over.” De robots die voor de productie van de Fiby Kipper worden ingezet, moeten daarom én zeer nauwkeurig kunnen verspanen én de mal los kunnen halen én gaten op exact de juiste plek kunnen boren. “Het zou ook fijn zijn als de robot dingen kan vastpakken én als hij zijn eigen rommel kan opruimen. Dat laatste meen ik serieus: rommel op de werkvloer is een groot probleem.” De fabriek die uiteindelijk open moet gaan, zal uniek in zijn in z’n soort: er bestaat niets vergelijkbaars van deze omvang voor de geautomatiseerde verwerking van composieten. Naar elkaar luisteren

Van de samenwerking met de kennisinstellingen had Martin Luinstra meer verwacht. “Zeker in het begin vloog het project alle kanten op. Er kwamen ideeën en ontwerpen voorbij waar ik niets aan had. Ik vind: als je bezig bent met subsidiegelden, moet het ook wat opleveren! Het was mijn indruk dat de wetenschap aan de ene kant en de industrie aan de andere kant niet goed naar elkaar luisterden.” Na deze ietwat hobbelige opstartfase heeft de bevlogen visionair nu weer vertrouwen in een goede afloop. “Ik geloof dat we nu op de juiste weg zitten,” zegt hij, “al ligt het tempo wel lager dan ik had gehoopt. Aan de andere kant is het misschien maar goed dat we vertraging hebben opgelopen, want door de bouwcrisis koopt men nu toch niets. Er is wel veel belangstelling voor het product! Men wíl wel kopen, maar pas in betere tijden. Als de volledig geautomatiseerde fabriek eenmaal open is verwacht ik een afzet van ongeveer duizend kippers per jaar. Door de flexibele programmering kunnen diezelfde robots straks naast de kipper ook andere producten van composiet gaan maken, zoals trailers, diepladers, vrachtschepen en containertanks. We hebben grootse plannen. Kunststof composieten zijn dé grondstof van de toekomst, let op mijn woorden.”

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Keine Eintagsfliege

kooperierende Industrieroboter, die die Arbeiten ausführen und miteinander kommunizieren. Die Investitions- und Entwicklungsgesellschaft für die Nord-Niederlande und INCAS³ haben uns bei der Suche nach Projektpartnern unterstützt.“

― STODT

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Geen eendagsvlieg

Produktionsstandort Niederlande „Bei all unseren Tätigkeiten haben wir stets die Verstärkung des Produktionsstandorts Niederlande im Blick“, so Peter Verschut. „Dank unserer Innovationsprojekte, Beratungsleistungen und Testproduktionen stehen wir bei zahlreichen internationalen Entwicklungen in vorderster Reihe. Über unsere Aus- und Weiterbildungsangebote reichen wir unser Wissen an den Markt zurück.“ SInBot ist noch nicht abgeschlossen, doch STODT denkt bereits weiter. Peter Verschut: „Es tut sich so viel, der Markt schreit geradezu nach automatisierten Produktionsumgebungen. Eines ist sicher: Dieses Projekt darf keine Eintagsfliege bleiben. Die deutschniederländische Zusammenarbeit muss weitergehen, und zwar in noch viel größerem Umfang als bisher.“

“Verstärkung des Produktionsstandorts” Das niederländische Unternehmen STODT zählt in den Sparten Zerspanungstechnik, Mechatronik und Automatisierung zu den Branchenführern des Landes und leistet mit der Entwicklung immer neuer Innovations– projekte einen wichtigen Beitrag zum Erhalt des Produktionsstandorts Niederlande. Auch SInBot ist aus dem Ideenpool von STODT Toekomsttechniek hervorgegangen, so Programm-Manager Peter Verschut. Einen besseren Standort hätte das in Hengelo ansässige Unternehmen nicht finden können: Es residiert im Gebäude einer Berufsfachschule, dem Ausbildungszentrum ROC Twente, und zugleich in der imposanten Fertigungshalle einer rund hundert Jahre alten Eisengießerei. „Zukunftstechnik“ lautet der passende Slogan von STODT – Vergangenes und Neues finden an diesem außergewöhnlichen Standort zueinander.

De Investerings- en Ontwikkelingsmaatschappij voor Noord-Nederland en INCAS³ hielpen om partners te vinden voor dit project.” Maakindustrie

“Alles wat we doen, doen we ter versterking van de maakindustrie in Nederland”, aldus Peter. “Door onze innovatieprojecten, adviseringstrajecten en proefproducties staan wij vooraan bij alle mogelijke internationale ontwikkelingen. Via onze cursussen en opleidingen geven we onze kennis terug aan de markt.” SInBot is nog niet afgelopen maar STODT denkt nu al verder. Peter Verschut: “Er gebeurt zó veel, de markt schreeuwt om geautomatiseerde productieomgevingen. Eén ding is zeker: dit project mag geen eendagsvlieg blijken. De Duits-Nederlandse samenwerking moet doorgaan, en liefst in nog veel breder verband dan nu.”

“Versterking van de maakindustrie”

In de wereld van verspaning, mechatronica en automatisering is STODT een van de Nederlandse key players. Het bedrijf staat voor het behoud van een sterke maakindustrie in Nederland en ontwikkelt daarvoor regelmatig innovatieprojecten. Ook SInBot komt uit de koker van STODT Toekomsttechniek, vertelt programmamanager Peter Verschut.

Een meer toepasselijke locatie had STODT niet kunnen kiezen. Het bedrijf is namelijk gevestigd binnen de muren van een onderwijsinstelling (de ROC Twente) en daarmee tegelijkertijd in de imposante hal van een ruim honderd jaar oude ijzergieterij. De slogan van STODT, ‘Toekomsttechniek’, past hier wonderwel. Wat was en wat komt vindt elkaar op deze bijzondere plek. Kippers

Kipperfertigung rund um die Uhr Besonders bekannt ist STODT für sein Aus- und Weiterbildungszentrum. Rund 2.000 Teilnehmer besuchen jedes Jahr Schulungen zu Themen wie Zerspanungstechnik, Mechatronik oder Automatisierung. Doch das Unternehmen arbeitet auch aktiv in anderen Geschäftsfeldern. Programm-Manager Peter Verschut: „Ein weiterer wichtiger Unternehmensbereich ist die Entwicklung von Innovationsprojekten in Zusammenarbeit mit Unternehmern, Ausbildungs- und Forschungseinrichtungen sowie mit staatlichen Stellen. Daraus ging das SInBot-Projekt hervor. Einer unserer Geschäftspartner wollte eine Produktions– umgebung schaﬀen, in der Kompositkipper im Dauerbetrieb rund um die Uhr hergestellt werden können. STODT hat dafür eine Lösung mit minimalem Risiko entwickelt: vernetzt

Het meest bekend is STODT waarschijnlijk van zijn bedrijfsopleidingen. Ruim 2000 cursisten per jaar bekwamen zich bij STODT in onder meer verspaning, mechatronica en automatisering. Toch is dat lang niet het enige wat het Hengelose bedrijf doet. Programmamanager Peter Verschut: “Een ander belangrijk bedrijfsonderdeel is het ontwikkelen van innovatieprojecten, in samenwerking met ondernemers, opleiders, onderzoekers en overheden. Zo is ook SInBot ontstaan. Een van onze relaties wilde een 24/7-omgeving om composiet kippers te produceren. STODT bedacht daarvoor een oplossing met zo min mogelijk risico: samenwerkende industriële robots die de handelingen uitvoeren én dat ook van elkaar weten.

SmartBot

SInBot

Westfälische Hochschule

korrigiert. Er begreift, wo er sich befindet und in welche Richtung er sich bewegen soll“, erklärt Prof. Nisch. Ermöglicht wird die Bahnverfolgung durch externe Kamerasysteme, die der Roboter zum Beispiel über WLAN ansteuert. Spezialräder, die sich in alle Richtungen bewegen lassen, unterstützen die zielgerichtete Navigation.

bevindt en in welke richting hij zich moet verplaatsen", legt prof. Nisch uit. Het volgen van de baan wordt mogelijk gemaakt door middel van externe camerasystemen die bijv. via WLAN door de robot worden aangestuurd. Speciale wielen ‒ die in alle richtingen kunnen worden bewogen ‒ ondersteunen de doelgerichte navigatie.

Abstimmung miteinander „Wir bauen derzeit einen zweiten mobilen Roboter, um die Verständigung von mehreren autonomen Systemen im Raum zu erforschen“, erläutert Prof. Nisch. Die Systeme sollen dann in Abstimmung miteinander auf die Anforderungen im Fertigungsprozess reagieren. Über Steckkontakte kann sich der Roboter mit der Fertigungsstation verbinden lassen und erhält Informationen über die jeweilig auszuführende Aufgabe. Die Ausrichtung an der Dockingstation erfolgt über unterschiedliche Messsysteme, beispielsweise Ultraschallsensoren. Die Herausforderung besteht in der hochgenauen Positionierung mit einer Abweichung von deutlich weniger als 1 mm. Diese geringe Toleranz zählt zu den Rahmenbedingungen für das Fräsen von Kohlefaserverbundwerkstoﬀen in der Automobilindustrie. „Ausführen wird die Funktion ein konventioneller Industrieroboter, der dem Transportsystem aufgesetzt ist“, fügt Prof. Nisch hinzu.

Overleg met elkaar

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Autonome Roboter für die CFK-Fertigung Autonome robots voor de productie van composiet onderdelen Das Mechatronik Institut Bocholt (MIB) ist ein Institut für Forschung und Entwicklung an der Westfälischen Hochschule. Zu den Forschungsschwerpunkten gehören die Bereiche Automation, Simulation und Antriebstechnik. Wissenschaftler des Instituts schaﬀen zusammen mit Studenten autonome Systeme für die Fertigung von CFKBauteilen.

Het Mechatronik Institut Bocholt (MIB) is een instituut aan de Westfälische Hochschule voor onderzoek en ontwikkeling onder andere op het gebied van automatisering, simulatie en aandrijvingstechniek. Wetenschappers van het instituut ontwikkelen samen met studenten autonome systemen voor de productie van composiet onderdelen.

Prof. Dr.-Ing. Antonio Nisch arbeitet gemeinsam mit seinen Kollegen an der Entwicklung von autonomen Systemen für den mobilen Einsatz in der Fertigung von Bauteilen aus Kohlefaserverbundwerkstoﬀen. Insbesondere für die Automobilzulieferer- und Luftfahrtindustrie mit mehrstufigen Produktionsprozessen ist der Einsatz von mobilen Systemen interessant. „Wir wollen, dass der Roboter ohne Hilfsmittel geführt werden kann und zielgerichtet Aufgaben verrichtet“, so Prof. Nisch.

Prof. Dr. Ing. Antonio Nisch werkt samen met zijn collega's aan de ontwikkeling van autonome mobiele systemen voor de productie van composiet-onderdelen. Met name voor de toeleveranciers van de auto- en de luchtvaartindustrie met afwisselende productieprocessen is het gebruik van mobiele systemen interessant. "We willen dat de robot zich autonoom kan verplaatsen en doelgericht taken kan verrichten", aldus prof. Nisch. Hindernissen

Hindernissen auf der Spur Damit der Roboter sich unfallfrei im Raum bewegen kann, müssen Hindernisse erkannt und umfahren werden. „Das setzt voraus, dass der Roboter sich in der Navigation selbst

Om ervoor te zorgen dat de robot zich zonder brokken in de ruimte kan verplaatsen, moeten hindernissen worden gedetecteerd en ontweken. "Daarvoor is het nodig dat de robot zichzelf corrigeert bij het navigeren. Hij begrijpt waar hij zich

Zusammenarbeit mit Innovationspotenzial „Bei unserem Prototyp fügen sich alle Komponenten der einzelnen SInBot-Projektpartner aus Deutschland und den Niederlanden zusammen“, so Prof. Nisch. Das innovative Potenzial des autonomen Roboters entsteht im Zusammenspiel der einzelnen Komponenten (wie Ultraschallsensoren, Navigationstechnik, Hydraulik usw.).

“Die Roboter sollen sich in der Fertigung wie Menschen bewegen und zielgerichtet unterschiedliche Tätigkeiten ausführen“

"We bouwen momenteel een tweede mobiele robot om de communicatie van meerdere autonome systemen in dezelfde ruimte te onderzoeken", aldus prof. Nisch. Het is de bedoeling dat de robots in overleg met elkaar reageren op de eisen van het productieproces. Via connectors kan de robot zich laten verbinden met het werkstation om zo informatie te krijgen over de uit te voeren taak. De uitlijning op het dockingstation gebeurt via verschillende meetsystemen, bijv. ultrasound sensoren. De uitdaging zit in het uiterst nauwkeurig positioneren van de robot met een afwijking van aanzienlijk minder dan 1 mm. Deze geringe tolerantie behoort tot de randvoorwaarden voor het frezen van composiet in de auto-industrie. "De taak wordt dan uitgevoerd door een conventionele industrie-robot die op het mobiele platform is aangebracht", voegt prof. Nisch toe. Samenwerking met innovatiepotentieel

"In ons prototype worden alle componenten van de verschillende projectpartners van SInBot uit Duitsland en Nederland samengevoegd", aldus prof. Nisch. Het innovatieve potentieel van de autonome robot ontstaat in het samenspel van de verschillende componenten (zoals ultrasound sensoren, navigatietechniek, hydrauliek enz.).

“De robots zullen zich in de productie verplaatsen als mensen en doelgericht verschillende werkzaamheden uitvoeren” 17

SmartBot

“Ein relativ neues Forschungsgebiet”

SInBot

Universiteit Twente ―

Intelligente Robotersteuerung Intelligent aangestuurde robots

“Een relatief nieuw onderzoeksgebied” 18

Auf dem Campus der Universität Twente stehen zwei kleine Industrieroboter auf der Bühne eines hohen, futuristisch anmutenden Saales. Sie sehen aus wie aus LEGO® Technic gebaut, doch der Schein trügt. Die maßstabsgetreuen Modelle wurden eigens zur Visualisierung einer intelligenten Kommunikationssoftware entworfen, die der Doktorand Maarten Essers entwickelt hat.

Ergens op de campus van de Universiteit Twente, in een hoge, futuristisch aandoende zaal, staan op een podium twee kleine industriële robots. Ze lijken gemaakt van technisch LEGO® maar niets is minder waar. Deze schaalmodellen zijn speciaal ontworpen om de intelligente communicatiesoftware aanschouwelijk te maken die promovendus Maarten Essers heeft geschreven.

„Ein Industrieroboter wird über ein Date Distribution System, kurz DDS, gesteuert“, erklärt Maarten Essers und beschreibt uns dann seine Arbeit der letzten beiden Jahre im Rahmen des SInBot-Projekts. Der Ingenieur für Industriedesign promoviert an der Universität Twente mit einer Forschungsarbeit über die optimierte Ansteuerung von Industrieroboterarmen. „In ein solches DDS kann man unendliche Datenmengen einspeisen, die dem Roboter sagen, was er tun soll. Jetzt wollen wir erreichen, dass ein Industrieroboter nicht nur flexibel, sondern auch intelligent agiert. Wir wollen von der traditionellen Top-downKontrolle hin zu einem dezentralisierten Umfeld: Verschiedene Roboter wissen, was der jeweils andere tut, und können sogar selbständig Aufgaben zuteilen und ausführen. Da ist ein relativ neues Forschungsgebiet entstanden.“

“Een industriële robot wordt bestuurd via een Date Distribution System, kortweg DDS”, steekt Maarten Essers van wal. Hij legt uit waar hij zich de afgelopen twee jaar mee bezig heeft gehouden binnen het SInBotproject. De Industrial Design Engineer promoveert bij de Universiteit Twente op het onderzoek naar een verbeterde aansturing van de industriële robotarm. “In zo’n DDS kan de programmeur oneindig veel data toevoegen om de robot zijn taak te laten uitvoeren. Waar wij nu naartoe willen, is dat een industriële robot niet alleen flexibel maar ook intelligent is. Van een normale top-down control-strategie willen we naar een gedecentraliseerde omgeving: verschillende robots weten van elkaar wat ze doen, en kunnen uiteindelijk zelfstandig taken toewijzen en uitvoeren. Dat blijkt een relatief nieuw onderzoeksgebiedje te zijn.”

Gewinnbringender Einsatz Aus Sicherheitsgründen darf Maarten seine Kommunikations– software nicht an einem echten Industrieroboter testen. Daher haben Studenten maßstabsgetreue Modelle sowie einen großen Bildschirm entwickelt, auf dem eine 3-D-Umgebung geschaffen werden kann. Maarten: „Sobald man sich angemeldet hat, kann man darin sozusagen umherspazieren, Daten aus dem DDS aufrufen und sehen, wie der Roboter reagiert. Konkreter geht es in diesem Stadium nicht.“ Und was ist das Ergebnis seiner SInBot-Promotionsforschung? „Wir wollen nachweislich einsatzfähige Software entwickeln, mit deren Hilfe sich Roboter in der mittelständischen Industrie intelligent steuern lassen“, erläutert Maarten. „Das System soll sich so flexibel programmieren lassen, dass sich der Einsatz auch bei kleinen Produktionsreihen lohnt. Schon jetzt stoßen wir am Markt auf großes Interesse. Offenbar haben wir da einen Nerv getroffen.“

Rendabel

Om veiligheidsredenen mag Maarten zijn communicatiesoftware niet uitproberen op een echte industriële robot. Daarom hebben studenten schaalmodellen ontworpen en is een groot scherm gemaakt waarmee een 3D-omgeving gecreëerd kan worden. Maarten: “Nadat je bent ingelogd kun je er als het ware in rondlopen, data opvragen uit het DDS en kijken hoe de robot reageert. Concreter kunnen we het in dit stadium niet maken.” Het eindresultaat van zijn SInBot-promotieonderzoek? “We willen aantoonbaar werkende software opleveren waarmee robots in de middelgrote industrie intelligent aangestuurd kunnen worden”, aldus Maarten. “Daarbij moet het systeem zodanig flexibel te programmeren zijn dat fabrikanten het ook rendabel kunnen inzetten bij kleine producties. We zien nu al veel interesse vanuit de markt. Kennelijk hebben we een snaar geraakt.”

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Xsens

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Sensorfusion für robuste Einsätze Das Technologieunternehmen Xsens mit Sitz im niederländischen Enschede gilt als ein weltweit führender Anbieter von Sensortechnologie für die 3-D-Bewegungsaufzeichnung. Im Rahmen des SInBotProjekts stand Xsens vor der spannenden Aufgabe, einen robusten Sensor zu entwickeln, der autonomes Navigieren von Industrierobotern in einem Fabrikgebäude ermöglicht. Das Ergebnis ist ein unscheinbares orangefarbenes Kunststoffkästchen, nicht größer als eine Streichholzschachtel – und doch verbirgt sich im Inneren eine kleine Revolution. Um zuverlässig für die Ortsbestimmung mobiler Roboter eingesetzt werden zu können, müssen die Sensoren im Inneren des Kästchens auch dann fehlerfrei arbeiten, wenn sie heftigen Schwingungen und großen Temperaturunterschieden ausgesetzt sind. „Dies ist jetzt möglich, da sich die einzelnen Sensoren mit sehr hoher Geschwindigkeit auslesen lassen“, erklärt Forschungsleiter Dr. Henk Luinge von Xsens (links auf dem Foto). „Mit Hilfe der so gewonnenen Daten können wir die Position genau bestimmen“, fährt er fort. „Dank der neuen Sensorengeneration, die zum Beispiel auch in Mobiltelefonen eingesetzt wird, konnte das Gehäuse zudem sehr klein und kompakt ausgelegt werden. Außerdem arbeiten diese neuen Sensoren ausgesprochen präzise“, fügt Produktmanager Marcel van Hak hinzu.

Als toonaangevend technologiebedrijf heeft Xsens uit Enschede zijn sporen ruimschoots verdiend in het toepassen van sensortechnologie voor 3D motiontracking. De ontwikkeling van een robuuste sensor die een industriële robot autonoom door een fabriek laat navigeren bleek een interessante uitdaging.

Een oranje plastic blokje, formaat luciferdoosje. Meer is het niet. Schijn bedriegt echter, want ondanks zijn bescheiden uiterlijk mag dit blokje een revolutionair resultaat van SInBot genoemd worden. Opdat de sensoren die er binnenin zitten ook goed ingezet kunnen worden bij plaatsbepaling van mobiele robots, moesten zij feilloos kunnen werken onder stevige trillingen en grote temperatuurverschillen. “Dit is nu mogelijk door de verschillende sensoren op zeer hoge snelheid uit te lezen”, vertelt hoofd research Henk Luinge van Xsens (links op de foto). “De gegevens die dit oplevert, verwerken we tot een bruikbare schatting van de positie.” “Door de nieuwe generatie sensoren, die bijvoorbeeld ook in mobieltjes zitten, kon de behuizing bovendien heel klein en compact worden”, vult productmanager Marcel van Hak aan. “Deze nieuwe sensoren zijn daarnaast ook nog eens erg nauwkeurig.”

Robuuste sensorfusie Eine starke Kombination Die nächste Aufgabe bestand für Xsens darin, diesen strapazierfähigen Sensor in einen mobilen Roboter zu integrieren, um der Industrie eine Komplettlösung bieten zu können. „Das Interessante dabei ist, dass unsere Projektpartner sowohl aus der Industrie als auch aus Wissenseinrichtungen stammen“, so Luinge und van Hak. „Auf diese Weise können Innovationen eﬃzient in real funktionierende Lösungen eingebunden werden.“ „Um die zuverlässige Ortsbestimmung eines Roboters zu ermöglichen, mussten wir ihn von einer starren Infrastruktur unabhängig machen“, ergänzt Henk Luinge. „Position und Orientierung des Roboters werden anhand von Parametern wie Radgeschwindigkeit, Winkelgeschwindigkeit und Beschleunigung berechnet. Einzeln liefern die Sensoren nur einen Teil der Lösung, in Kombination ergeben sie jedoch ein zuverlässig funktionierendes System. Diese sogenannte Sensorfusion ist das Herzstück unserer täglichen Arbeit bei Xsens.“

Combineren

"Ein unscheinbares orangefarbenes

"Een oranje plastic blokje, formaat luciferdoosje. Meer is het niet."

Kunststoffkästchen,nicht größer als eine Streichholzschachtel."

Uitdaging twee wordt om deze robuuste sensor te integreren in een mobiele robot, waardoor Xsens de industrie een totale positie- en oriëntatieoplossing kan bieden. “Het interessante is dat we in dit project met zowel industriële partners als partners van kennisinstellingen werken”, vinden beide heren. “Dat is zinvol om op een efficiënte manier innovaties in een werkende oplossing te integreren.” “Sleutel tot een robuuste plaatsbepaling van een robot is om niet afhankelijk te zijn van een starre infrastructuur”, weet Henk Luinge. “In plaats daarvan wordt onder meer wielsnelheid, hoeksnelheid en versnelling van de robot gebruikt om zijn positie en oriëntatie te berekenen. Iedere enkele sensor geeft slechts een deel van de oplossing, maar door de combinatie kan toch een goed werkend systeem worden ontworpen. Deze zogenaamde sensorfusie is de kern van wat we bij Xsens dagelijks doen.”

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Haake Technik

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Sensoren schützen vor Verletzungen Sensoren beschermen tegen letsel

„Uns bewegt die Frage, welche Sicherheitskonzepte und Schutzeinrichtungen im Rahmen von MenschRoboter-Kooperationen zukünftig benötigt werden“, so Hintemann. Deswegen prüfen er und sein Team europäische Maschinenrichtlinien und leiten daraus sicherheitstechnische Zukunftsszenarien für kombinierte Arbeitsprozesse zwischen Mensch und Maschine ab. Risikobewertung von Mensch-Roboter-Kooperationen „Wir von Haake Technik machen es uns zur Aufgabe, mobile Roboter im industriellen Einsatz einer sicherheitstechnischen Überprüfung zu unterziehen, damit die Maschinen später überhaupt zugelassen werden“, erklärt Hintemann. Das erfordert eine Risikobewertung zur Einstufung der Verletzungsgefahr bei Mensch-Roboter-Kooperationen. „Wir sind der Überzeugung, dass ein System alleine keinen optimalen Schutz gewährleistet“, führt Hintemann aus. Erst durch die Kombination von verschiedenen sicherheitsrelevanten Systemen lässt sich das Unfallrisiko entscheidend minimieren: „Falls die Funktionsfähigkeit einer Kamera durch den Staub einer zerspanenden Tätigkeit beeinträchtigt wird, braucht es ein weiteres System zur Gewährleistung der Sicherheit.“ Trennende Schutzeinrichtungen einreißen Durch die Mensch-Roboter-Kooperation werden zukünftig die trennenden Schutzeinrichtungen in der Fertigung entfernt. „Die Sicherheitsfläche ist dann nicht mehr abgegrenzt, sondern beinhaltet einen freien Raum“, erläutert Hintemann. Neuartige Sensoren müssen sicherstellen, dass die Gefahren für Menschen durch den Roboter minimiert werden. „Daher forscht die Haake Technik GmbH an einem Sensor zur Positionsbestimmung von Objekten im Raum, um diesem Ziel ein Schritt näher zu kommen“, so Hintemann. Zusammenarbeit und Folgeprojekte „Mit der Westfälischen Hochschule und insbesondere mit Prof. Dr.-Ing. Antonio Nisch klappt die Zusammenarbeit sehr gut“, macht Hintemann deutlich. Eine praktische Erprobung des Sensors mit einem mobilen Roboter ist in diesem Projektrahmen nicht vorgesehen, jedoch eventuell als Folgeprojekt angedacht.

Die Haake Technik GmbH hat sich seit mehr als 25 Jahren zur Aufgabe gemacht, Sicherheitslösungen und -konzepte zu entwickeln, die Menschen im Beruf und im Alltag vor Unfällen schützen. Die Produktpalette umfasst neben taktilen Systemen wie beispielsweise Safety Bumpers und Trittschutzmatten auch Schlüsseltransfersysteme oder Sicherheitsventilverriegelungen. Innerhalb des SInBot-Projektes befasst sich Lutz Hintemann, Teamleiter Entwicklung, mit den sicherheitstechnischen Anforderungen einer Kooperation von Mensch und Maschine.

Haake Technik GmbH ontwikkelt al ruim 25 jaar veiligheidsoplossingen en -concepten die mensen tijdens het werk en in het dagelijks leven beschermen tegen ongevallen. Het productenpakket omvat naast tactiele systemen zoals safety bumpers en veiligheidsmatten ook sleuteltransfersystemen en afsluitervergrendelingen. Binnen het SInBot-project houdt Lutz Hintemann, teamleider Ontwikkeling, zich bezig met de veiligheidstechnische eisen aan de samenwerking tussen mens en machine.

“Wir nehmen im Projekt die Rolle des schlechten Gewissens ein”

"Wat ons bezighoudt, is de vraag welke veiligheidsconcepten en veiligheidsvoorzieningen in de toekomst nodig zijn voor mens-robotinteracties", aldus Hintemann. Daarom checken hij en zijn team Europese machinerichtlijnen en leiden daaruit veiligheidstechnische toekomstscenario’s af voor arbeidsprocessen waar mens en machine samenwerken. Risicobeoordeling van mens-robot-interactie

"Taak van ons als Haake Technik is om mobiele robots die in een industriële omgeving werken te onderwerpen aan een veiligheidstechnische controle, zodat de machines later überhaupt worden toegelaten", verklaart Hintemann. Dat vereist een risicobeoordeling voor het inschalen van het risico op letsel bij mensrobot-interacties. "Wij zijn ervan overtuigd dat één systeem alleen geen optimale bescherming garandeert", legt Hintemann uit. Juist door de combinatie van verschillende veiligheidsrelevante systemen kan daarom het risico van ongevallen duidelijk worden geminimaliseerd: "Indien een camera door het stof van een verspanende bewerking niet meer goed werkt, is er nog een ander systeem nodig om de veiligheid te waarborgen." Veiligheidszones overbodig

Door de mens-robot-interactie zullen in de toekomst veiligheidszones die mens en machine van elkaar afscheiden in de productieruimte verdwijnen. "Het veilige gebied is dan niet meer afgeschermd, maar vormt een vrij toegankelijke ruimte", licht Hintemann toe. Door middel van nieuwe sensoren moet worden gegarandeerd dat het gevaar voor mensen dat van de robot uitgaat wordt geminimaliseerd. "Daarom doet Haake Technik onderzoek naar een sensor voor de positiebepaling van objecten in de ruimte, om een stapje dichterbij dit doel te komen', aldus Hintemann. Samenwerking en vervolgprojecten

"Met de Westfälische Hochschule en in het bijzonder met Prof. Dr.-Ing. Antonio Nisch verloopt de samenwerking bijzonder goed", maakt Hintemann duidelijk. Desondanks is een praktische test van de sensor met een mobiele robot binnen dit projectkader nog niet gepland en wordt dit als vervolgproject overwogen.

“Wij zijn het geweten in het project” 23

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INCAS³

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Fehlerfreies Navigieren Feilloos navigeren Sturzüberwachung für Senioren, verlässliches Trinkwassermonitoring, Erfassung unterirdischer Ölreservoire – alles Beispiele für messtechnische Fragestellungen, mit deren Lösung sich das Forschungsinstitut INCAS³ befasst. Meist ähneln sich die technischen Anforderungen: Widerstandsfähigkeit, kompakte Baugröße, Energieeﬃzienz sowie ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Sicherheit. Im Rahmen des SInBotProjekts entwickelt INCAS³ Sensoren, die mobile Roboter mit den notwendigen Daten für fehlerfreies Navigieren in einem Produktionsumfeld versorgen.

Het monitoren van balans bij ouderen om te voorkomen dat ze vallen, betrouwbare monitoring van drinkwater en het in kaart brengen van ondergrondse oliereservoirs zijn voorbeelden van meetvraagstukken waaraan onderzoeksinstituut INCAS³ werkt om ze op te lossen. De vereisten aan de technologische oplossingen kennen grote gelijkenissen: robuust, compact, energie-efficiënt en een hoge mate van betrouwbaarheid en zekerheid. In het SInBot-project ontwikkelt INCAS³ sensoren die de mobiele robot betrouwbare informatie geven om feilloos door een productieruimte te navigeren.

„Während unser Projektpartner Xsens bei der Positionsbestimmung auf Beschleunigung setzt, arbeitet INCAS³ mit Ultraschall“, erläutert Dr. Jan Stegenga, Leiter des Bereichs Engineering bei INCAS³. „Mit Hilfe von Schallwellen kann der Roboter seine Umgebung gewissermaßen ‚sehen‘. Im Zusammenspiel mit dem XsensSensor ist er in der Lage, seine Position in Bezug auf andere Roboter und Werkstücke ganz genau zu ermitteln.“

“Waar projectpartner Xsens versnelling gebruikt om de positie te bepalen, kijkt INCAS³ naar ultrasound”, zo vertelt dr. Jan Stegenga, hoofd Engineering bij INCAS³. “Met behulp van geluidsgolven kan de robot zijn omgeving ‘zien’. Samengevoegd met de sensor van Xsens, kan de robot heel precies bepalen waar hij zich bevindt ten opzichte van andere robots en werkstukken.”

„Alles, was der Roboter für die selbständige Fortbewegung braucht, wird ihm eingebaut. So lernt der Roboter, seinen Weg zu finden, ohne auf intelligente Systeme von außen angewiesen zu sein. Gerade Unternehmen mit kleinen Produktionsserien kommt diese Flexibilität zugute.“

“Alles wat de robot nodig heeft om zich zelfstandig te verplaatsen wordt in de robot zelf ingebouwd. Het voordeel is dat de robot leert zijn weg te vinden in plaats van dat de intelligentie in de omgeving wordt aangebracht. Juist bedrijven met kleine productieseries kunnen deze flexibiliteit goed gebruiken.”

„Aktuell führen wir Tests an den Ultraschallsensoren durch. Unser Ziel ist es, dass der Ultraschallsensor und der Sensor von Xsens Hand in Hand arbeiten. Wir sind zuversichtlich, dies im Laufe des Jahres zu erreichen.“ Laut Stegenga kann die INCAS³-Technologie auch in anderen Bereichen eingesetzt werden. „Zum Beispiel bei der Inspektion von Wasserleitungen. Ich bin überzeugt, dass wir der Industrie und anderen Wirtschaftszweigen mit intelligenten Sensoren schon bald eine Menge zu bieten haben“, fügt Jan Stegenga hinzu.

“Op dit moment testen we de ultrasound sensoren. Uiteindelijke doel is om de ultrasound sensor te integreren met de sensor van Xsens. We hopen dat we dat dit jaar voor elkaar krijgen.” Stegenga geeft aan dat de technologie van INCAS³ ook elders kan worden ingezet. “Een voorbeeld is het inspecteren van waterleidingen. Ik denk dat we met intelligente sensoren straks heel veel kunnen betekenen voor de industrie, maar ook voor tal van andere sectoren”, aldus Jan Stegenga.

IMPRESSUM COLOFON

― Dieses Magazin wird herausgegeben vom INTERREG IVA Projekt SmartBot. Dit magazine is een uitgave van het INTERREG IVA project SmartBot.

Text | Tekst Inga Becker Marjolein Bosman Hans de Preter

Fotos | Fotografie Deborah Roﬀel Reyer Boxem Peter Tahl

Formgebung | Design Dizain, Groningen

SmartBot Leadpartner Stichting INCAS続 Dr. J.H.G. van Pol Dr. Nassaulaan 9 9401 HJ Assen, Nederland +31 (0)592 86 00 00 SInBot Jeroen Wevers STODT Toekomsttechniek Gieterij 212 7553 VZ Hengelo Nederland j.wevers@stodt.nl +31 (0)88 011 23 45 +31 (0)6 53 22 20 50