Industrieller Cobot für Smartphone-Bildschirmverklebung und Glashandhabung, hochpräziser kollaborativer Roboterarm mit 20 kg Traglast

Der grundlegende Unterschied zwischen kollaborativen Robotern und herkömmlichen Industrierobotern liegt nicht nur in ihrem Aussehen oder ihrer Tragfähigkeit, sondern vor allem in ihrer zugrundeliegenden Steuerungsarchitektur. Kollaborative Roboter nutzen Kraft-/Drehmoment-Regelkreise und gewährleisten so inhärente Sicherheit in Situationen, in denen Menschen und Roboter zusammenarbeiten.

  a. Power and Force Limiting: Built-in torque sensors monitor the torque at each joint in real time, allowing collision force thresholds to be configured below the biomechanical tolerance limits of the human body.

  b. Safety-Rated Monitored Stop: Features integrated safety I/O interlocking capabilities.

  c. Speed and Separation Monitoring: Enables real-time adjustment of motion speed via a safety PLC.

  d. Repeatability: ±0.02 mm

  e. Collaborative robots are ideally suited for flexible manufacturing environments characterized by high-mix, variable-batch production—such as laser marking of medical devices, precision assembly, and optical inspection. While maintaining industrial-grade repeatability, they provide a collaborative workspace between humans and machines that is unattainable with traditional robotic systems.

The application value of collaborative robots is based on three major technical pillars: torque control, visual guidance, and flexible deployment. Below, we will comprehensively analyze their application directions from a technical perspective. 

I. Precision Assembly and Force Control Technology

Traditional rigid assembly has extremely high requirements for positional accuracy. Even a slight deviation can lead to damage. Collaborative robots adopt a force/position hybrid control method, where the end effector can immediately sense the contact force and actively adapt to it. Typical applications include insertion of electronic connectors and bearing press-fitting. The force control accuracy can reach ±0.5N, and the gap tolerance has been relaxed from 0.01mm to 0.1mm, significantly reducing the requirements for the positioning accuracy of the front end. 

II. Surface Treatment and Adaptive Grinding

Das Werkstück weist eine Maßtoleranz von ±1 mm auf, was für herkömmliche Positionssteuerungsroboter eine Herausforderung darstellt. Der kollaborative Roboter hält durch Konstantkraftregelung eine konstante Kontaktkraft zwischen Werkzeug und Werkstückoberfläche aufrecht, kompensiert automatisch Bahnabweichungen und eignet sich für Anwendungen wie das Schleifen von Stoßfängern, das Polieren von Badarmaturen und das Schleifen von Holzprodukten. 

III. Maschinelle Bildverarbeitungsführung und Zero-Teaching-Greifen

Der mit 2D/3D-Kameras ausgestattete kollaborative Roboter ermöglicht visuelles Servomanagement durch Hand-Auge-Kalibrierung. Das Deep-Learning-Modell erkennt die Position von verstreuten und gestapelten Werkstücken und plant die Greiftrajektorie in Echtzeit. Beim Produktwechsel muss lediglich das visuelle Modell umgeschaltet werden, wodurch sich die Programmierzeit von mehreren Stunden auf Minuten reduziert. Er eignet sich auch für Qualitätskontrollaufgaben wie die Prüfung des Produktaussehens, die Größenmessung und die OCR-Zeichenerkennung. 

IV. Mobiler kollaborativer Verbundroboter

Der Roboterarm ist auf dem AMR-Chassis montiert und bildet ein integriertes „Hand-Auge-Fuß“-System. Er eignet sich für die materialübergreifende Handhabung und Bedienung an verschiedenen Arbeitsstationen, beispielsweise in automatisierten Fertigungslinien: Der AMR fährt zur CNC-Maschine, der Roboterarm greift das Werkstück und führt es in die Spindel ein. Nach der Bearbeitung wird das fertige Produkt entnommen und zur Prüfstation transportiert. Die Kommunikation erfolgt über 5G + OPC UA und ermöglicht so eine Zusammenarbeit im Millisekundenbereich. 

V. Nachbearbeitung der Laserbearbeitung und additiven Fertigung

Die kollaborativen Roboter arbeiten mit den Laseranlagen zusammen, um Schneid-, Schweiß-, Markierungs- und Reinigungsvorgänge durchzuführen. In der Medizintechnik werden hochpräzise kollaborative Roboter zur Lasermarkierung von UDI-Codes eingesetzt; in der Nachbearbeitung von 3D-Drucken dienen sie dem Entfernen von Stützstrukturen und der Oberflächenbearbeitung. 

VI. Palettieren, Entpalettieren und Verpacken

Die kollaborativen Roboter eignen sich für das Palettieren und Entpalettieren in verschiedenen Logistiklagern und am Ende von Produktionslinien. Sie können Kartons unterschiedlicher Größe automatisch erkennen und nach voreingestellten Mustern stapeln, wodurch das manuelle Heben schwerer Lasten entfällt und das Risiko von Arbeitsunfällen reduziert wird. 

Die technologische Entwicklung kollaborativer Roboter von „wiederholten Aktionen an festen Positionen“ hin zu „Umgebungsanpassungsfähigkeit und vielfältigen Aufgaben“ hat es ihnen ermöglicht, verschiedene Anwendungsszenarien zu erfüllen und dadurch großen Komfort zu bieten.