Was ist ein Cobot und wo kommt er her?

Fast 80 Jahre bevor der Begriff „Cobot“ überhaupt aufkam, wurden bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts mechanische Geräte mit „roboterähnlichen Fähigkeiten“ als „Automatons“ oder automatische mechanische Geräte bezeichnet.

Das Wort „Roboter“ wurde 1920 vom tschechischen Schriftsteller Karel Čapek in seinem Stück „Rossum’s Universal Robots“ eingeführt. Čapek erzählt eine Geschichte über künstliche Nachbildungen von Menschen, die zwar keine Seele haben, aber ansonsten sehr menschenähnlich sind. Sie sind so konstruiert, dass sie Arbeiten verrichten, die Menschen nicht verrichten wollen.  Čapek nannte diese künstlichen „Menschen“ „Roboti“, was sich vom tschechischen Wort „arbeiten“ ableitet. Manche Stimmen meine, dass Čapek ursprünglich die Idee hatte, sie „labori“ zu nennen, was vom lateinischen Wort „labor“ für Arbeit stammt. Sein Bruder schlug jedoch „roboti“ vor. Dieses Wort blieb.

Das Ende des Stücks zeigt eine Rebellion der Roboter gegen ihre menschlichen Herren. Schließlich verlieben sich zwei Roboter ineinander und ziehen in den Sonnenuntergang, um eine neue Welt zu erschaffen. Das Thema hat in gewisser Weise Endzeit-Charakter, ebenso wie die heutige Diskussion über KI. Das Wort Roboter hat sich weltweit durchgesetzt und wird heute für automatische Maschinen verwendet, die dem Menschen ähneln und autonom arbeiten können.

Heutzutage sind die größten Auswirkungen von Robotern in der industriellen Fertigung zu finden, wo Industrieroboter und andere Robotersysteme weit verbreitet sind. Industrieroboter sind Roboterarme, die je nach Konstruktion mehrere Freiheitsgrade haben. Sie übernehmen schwere, gefährliche und sich wiederholende Aufgaben in der Fertigung. Dadurch haben sie den Arbeitsplatz, die Produktionsprozesse und die Fertigung dramatisch verändert. Produktivität, Präzision, Flexibilität und Qualität der Produktion wurden gesteigert.

1954 entwickelte George Devol den ersten kommerziell erhältlichen Industrieroboter mit dem Namen „Unimate“. Dieser Roboter war in der Lage, mit Hilfe eines hydraulischen Arms verschiedene sich wiederholende Tätigkeiten auszuführen. Der Unimate hatte vier Freiheitsgrade, drei Drehungen und konnte bis zu 34 kg heben. Er konnte extremer Hitze, giftigen Gasen und Radiowellen widerstehen. 1961 kaufte General Motors den ersten Industrieroboter und setzte ihn in der Produktion ein. Er transportierte Druckgussteile vom Fließband und schweißte sie an Karosserien. Für Menschen war diese Arbeit gefährlich. Dieser erste Einsatz von Industrierobotern führte zu einem massiven Einsatz von Robotern in der Automobilindustrie und zur Gründung zahlreicher Robotikunternehmen.

In Europa brachten ABB und Kuka 1973 erste Industrieroboter auf den Markt. Die stetig wachsende Integration von Industrierobotern führt laut Statista zu einem weltweiten Bestand von 3,9 Millionen Einheiten im Jahr 2022, wobei die Automobil- und Elektroindustrie führend sind, gefolgt von der Metall-, Kunststoff- und Chemieindustrie sowie der Lebensmittelindustrie.

Mit der Einführung von kollaborierenden Robotern oder „Cobots“, hat sich ein Wandel in der industriellen Robotik vollzogen. Ein kollaborierender Roboter ist ein Industrieroboter, der speziell für die Zusammenarbeit mit Menschen entwickelt wurde. Eine Mensch-Roboter-Kollaboration ist nur in Situationen vorgesehen, in denen keine Gefahr besteht, dass der Roboter den Menschen verletzt. Diese neue Entwicklung stellt sicher, dass die menschlichen Fähigkeiten erweitert werden, ohne den Menschen zu ersetzen.

Einige Arbeitsplätze fallen weg, weil der Cobot-Roboter sich wiederholende oder gesundheitsgefährdende Tätigkeiten übernimmt. Im Gegenzug können die freigesetzten Arbeitskräfte für höherwertige Arbeiten eingesetzt werden, was in Zeiten des Arbeitskräftemangels eine erhebliche Entlastung darstellt.

Der Begriff „Cobot“ wurde bereits 1994 von General Motors geprägt und 1996 von J. Edward Colgate und Michael Peshkin erfunden. Die Erfindung wurde in einem US-Patent als „Vorrichtung und Verfahren für die direkte physische Interaktion zwischen einer Person und einem computergesteuerten Mehrzweck-Manipulator“ definiert.

Die Produktion muss heute flexibel auf die Nachfrage der Verbraucher reagieren. Der Trend zur Individualisierung und Produktvariation erfordert agile Systeme – Cobots sind dafür perfekt geeignet.

Herkömmliche Roboter sind teuer und weniger flexibel einsetzbar. Gerade für kleinere Unternehmen ist es wichtig, ein kostengünstiges, einfach zu bedienendes und schnell einsatzbereites Gerät zur Verfügung zu haben. Spezielle Sicherheitstechnologien in den Gelenken des Cobots ermöglichen es ihm, auf Kollisionen zu reagieren. Kollidiert der Cobot mit einem Gegenstand oder einem Menschen, stoppt er automatisch. Darüber hinaus darf der Cobot nach DIN EN ISO 10218-1 im Cobot-Modus eine maximale Geschwindigkeit von 250 mm/s fahren. Der Cobot kann einfach und ohne spezielle Programmierkenntnisse angelernt werden. Ein gewisses Verständnis für Robotik und Programmierung sollte beim Anwender vorhanden sein, wenn anspruchsvolle Aufgaben gelöst werden sollen. Ist dies nicht der Fall, hilft der Kontakt zu STiMA. Wenn Sie nicht weiterkommen, helfen wir Ihnen bei der Programmierung und Einrichtung des Cobots. Die Einsatzmöglichkeiten von Cobots sind vielfältig: Montieren, Prüfen, Schweißen oder Schleifen.

Der Cobot-Hersteller Universal Robots brachte 2008 den Cobot UR5 auf den dänischen und deutschen Markt. Schnell verbreitete sich der Cobot auf dem europäischen und asiatischen Markt. Die Cobot-Familie von Universal Robots wurde um weitere Modelle wie den UR3 und den UR10 mit unterschiedlichen Traglasten und Reichweiten erweitert. Heute umfasst das Portfolio sechs Cobots mit einer maximalen Tragkraft von 30 kg.

Im Jahr 2011 stellte ABB den zweiarmigen Cobot FRIDA (Friendly Robot for Industrial dual-arm) vor. Dieser Cobot wurde ursprünglich für die Unterhaltungselektronikindustrie entwickelt, basierend auf der Kundennachfrage nach einer Roboterlösung für Produktionsumgebungen, in denen Roboter und Menschen zusammenarbeiten können. Dieser zweiarmige Cobot wurde weiterentwickelt und 2015 von ABB unter dem Namen YuMi (You and Me) auf den Markt gebracht. Der YuMi-Cobot eignet sich aufgrund seiner flexiblen Hände, des Teilezuführsystems und der kamerabasierten Teilelokalisierung gut für die Montage kleiner Teile auf engstem Raum in Zusammenarbeit mit menschlichen Mitarbeitern. Der Cobot kann seine Bewegungen innerhalb von Millisekunden stoppen, wenn er auf ein Objekt stößt.

Nach diesen ersten Cobot-Robotern haben viele Roboterhersteller neue Cobot-Modelle auf den Markt gebracht, die in Bezug auf Sicherheit (mehr Kameras und Sensoren), Präzision und die Fähigkeit, höhere Nutzlasten zu heben, weiterentwickelt wurden.

Durch den Einsatz lernfähiger Technologien wie KI und die zunehmende Vielseitigkeit können Cobots heute in vielen verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt werden.