Um winzige Spezialteile für Solarzellen und Lasergeräte herzustellen, sind Firmen heute immer noch auf die geschickten Hände von Menschen angewiesen. Doch solche Arbeiten sind anstrengend und oft auch ungesund. Etwa wegen der Dämpfe, die beim Löten entstehen. «Eigentlich brauchen Menschen diese Tätigkeiten nicht mehr zu verrichten», sagt Anna Valente, Leiterin des Labors für Automation, Robotik und Maschinen an der Tessiner Fachhochschule Supsi. In ihrem Labor hat die Ingenieurin einen neuen Roboter entwickelt, der solche Arbeiten übernimmt – und sogar präziser ausführt.
Das Vorhaben war allerdings alles andere als einfach. Industrielle Spezialteile werden oft nur in kleinen Mengen produziert, zudem ändern sich die Produktionsbedingungen abhängig vom Stand der Forschung ständig. «Daher braucht es einen Roboter, der so flexibel ist wie ein Mensch», sagt Valente. Eine Maschine, die nur einen einzelnen Arbeitsschritt beherrscht, bringe der Industrie nichts und koste zu viel.
Knifflige Aufgabe
Zwar gibt es schon seit Jahren Industrieroboter, die sich an neue Arbeiten anpassen lassen. Aber sie sind langsam und nicht sehr präzise. Denn um flexibel zu sein, bestehen sie aus verschiedenen Modulen, die für einen neuen Arbeitsschritt ausgetauscht werden. Doch bei jeder Verbindung zwischen den Modulen geht ein bisschen Präzision und Geschwindigkeit verloren. An einer Lösung für dieses Problem arbeitete Valente zusammen mit europäischen Forschern und Firmen. Mit mathematischen Modellen berechneten die Forscher, wie sich das Optimum zwischen Geschwindigkeit und Geschmeidigkeit der Bewegungen des Roboters finden lässt. Nun ist, nach drei Jahren Entwicklungsarbeit, eine erste Version des Roboters fertig. Er ist einem menschlichen Arm nachempfunden, allerdings mit einem Unterschied: Die einzelnen Glieder des Armes lassen sich beliebig austauschen.
Schnell und präzise
Bezüglich der Präzision übertrifft der Roboter alles, was im Moment in der Industrie zum Einsatz kommt, wie Valente sagt. Die Maschine kann Bauteile mit einer Genauigkeit von fünf Tausendstel Millimetern positionieren. Valentes Roboter ist damit der präziseste auf der ganzen Welt. Und er ist auch schneller als die Konkurrenz: Im Vergleich mit heute verwendeten, aus Modulen aufgebauten Industrierobotern verrichtet er seine Arbeit 37 Prozent effizienter.
Einer von Valentes Robotern befindet sich bereits im Einsatz in einer Turiner Firma. Dort hilft er bei der Produktion von Bauteilen für die Laserindustrie. Ein zweites Exemplar des Roboters steht in Anna Valentes Labor und wird stetig weiterentwickelt.
