Maschinenbau : Humanoide Roboter: Fill prüft den nächsten großen Sprung in der Automatisierung

Humanoide Roboter gehören derzeit zu jenen Technologien, bei denen der Abstand zwischen öffentlicher Wahrnehmung und industrieller Realität besonders groß ist. In Videos laufen sie durch Hallen, tragen Kisten, sortieren Teile, spielen Fußball oder führen Bewegungen aus, die den Eindruck erwecken, die Fabrik der Zukunft stehe unmittelbar bevor. Für Alois Wiesinger, CTO des oberösterreichischen Maschinenbauers Fill, ist dieser Eindruck nur ein Teil der Wahrheit. 

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Fill beschäftigt sich mit humanoiden Robotern – aber nicht, weil die Technologie bereits serienreif in der industriellen Produktion angekommen wäre. Entscheidend ist für Wiesinger vielmehr, dass diese Systeme "als Technologieträger verstanden werden können".
 

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Fill sieht humanoide Roboter weniger als kurzfristigen Ersatz für bestehende Automatisierung, sondern als Plattform, an der sich neue technologische Bausteine untersuchen lassen. Es geht um Sensorik, optische Erkennung, um das Zusammenspiel von Sehen, Hören und Tasten, um Vision-Action-Language-Modelle, Imitation Learning und um die Frage, wie physische Modelle mit neuen KI-basierten Ansätzen verbunden werden können. Bisher, so Wiesinger, sei KI vielfach in der digitalen Automatisierung geblieben: Prozesse, Datenflüsse, Workflows. Nun gehe es darum, diese Fähigkeiten in mechanisch ausgeführte industrielle Aufgaben zu übertragen.

Vom KI-Modell zur physischen Arbeit

Die Use Cases dafür sind allerdings schwer zu finden, sagt Wiesinger. Viele Beispiele, mit denen Hersteller humanoider Roboter derzeit auftreten, passen nicht zur Welt eines Maschinenbauers. Wäsche zusammenlegen, Karatebewegungen oder publikumswirksame Demonstrationen lösen keine industriellen Aufgaben. Die Begeisterung für den Formfaktor Mensch ist vorhanden, aber sie muss sich in Anwendungen übersetzen lassen, die einen wirtschaftlichen und technischen Sinn ergeben.
In der klassischen Automatisierung werden Prozesse programmiert, offline vorbereitet, geteacht und in Betrieb genommen. Künftig könnten lernende Ansätze diese Schritte beschleunigen. Für Fill wäre ein solcher Transfer nicht nur für humanoide Roboter relevant, sondern auch für andere Robotikformen: Regalbediengeräte oder klassische Sechsachsroboter. 

Kunden fragen bereits an

Der zweite Grund für die Beschäftigung mit humanoiden Robotern sind Kundenanfragen. Laut Wiesinger gibt es Anfragen, humanoide Roboter in Automatisierungslösungen einzubinden. Anfragen sind bereits vorhanden. Humanoide Roboter werden vor allem dort interessant, wo bestehende Brownfield-Umgebungen auf menschliche Arbeit ausgelegt sind. Produktionsbereiche, Anlagenzugänge, Werkzeuge und Arbeitsabläufe wurden vielerorts für Menschen gestaltet. Ein humanoider Roboter könnte dort potenziell Aufgaben übernehmen, ohne dass die gesamte Umgebung neu konstruiert werden muss.

Als mögliche Einsatzfelder nennt Wiesinger vor allem Maschinenbeschickung, Inspektion und Montagetätigkeiten. Bei Inspektionen könne man zwar auch eine Kamera einsetzen, der humanoide Roboter verspreche aber eine größere Flexibilität und Unabhängigkeit vom Ort. Aktuell sind geeignete Einsatzfälle schwierig zu finden, weil Präzision und Wiederholbarkeit hohe Anforderungen stellen. Etwa bei Prozessen wie dem Reinigen von Metallgussformen - Kokillen - zeigen sich Grenzen: "Wenn ein Sandstrahlgerät mit Schlauch geführt werden müsste, könne der pendelnde Schlauch den Roboter instabil machen", sagt Wiesinger. 

Wiesinger verweist mehrfach auf die technischen Hürden. Ein humanoider Roboter bringe hohe Komplexität mit sich. Bis zu mehr als 48 Freiheitsgrade müssten geregelt werden. Dazu kommen Fragen der Stabilität, der Traglast, des Schwerpunkts und der Sicherheit im industriellen Umfeld. Besonders kritisch sieht er die Robustheit der aktuellen Systeme. Ungeschützte Gelenke, Staub, Belastungen und ungeplante Umgebungseinflüsse sind in Fabriken Alltag. Auch die Traglast ist ein limitierender Faktor. Wiesinger nennt 15 Kilogramm als obere Grenze, die in vielen industriellen Anwendungen nicht viel sei. Zudem müsse der Schwerpunkt eines Bauteils so liegen, dass der Roboter es stabil zwischen den Händen halten könne. 

Irritation 

Bei der Auswahl möglicher Partner hat Fill mit verschiedenen Herstellern gesprochen. Wiesinger nennt dabei drei Kriterien: Wenn möglich europäisch, räumliche Nähe und ein industrieller Fokus. Viele Anbieter hätten diesen industriellen Fokus nicht gehabt. Manche hätten eine Kooperation erst dann in Aussicht gestellt, wenn Fill große Stückzahlen oder entsprechende Absichtserklärungen in Aussicht stellen würde. Wiesinger berichtet von Gesprächen, in denen von Abnahme von 1.500 Robotern pro Jahr als Voraussetzung für eine nähere Zusammenarbeit die Rede gewesen sei. „Solche Botschaften und Anforderungen sind bedenklich und nicht tragbar“, sagt Wiesinger

Auf Augenhöhe habe aus seiner Sicht vor allem der Schweizer Anbieter Hexagon mit Fill gesprochen. Dort passten der industrielle Fokus und die Gesprächsbasis. Fill startet demnach mit einem zweistufigen Programm: Zunächst werden Grundlagen und der Use Case beim Hersteller vorbereitet, anschließend soll der Roboter aus dem Labor in eine reale Umgebung kommen und dort weiter trainiert werden.

Die wirtschaftliche Begründung für humanoide Roboter sieht Wiesinger in zwei Faktoren: Kosten und Demografie. Die Alterspyramide spiele ebenso eine Rolle wie die Frage, welche Tätigkeiten Menschen künftig noch übernehmen wollen. Wiesinger verweist auf ergonomische Maschinen, über die vor einigen Jahren noch anders gesprochen worden sei. Anforderungen an Arbeitsplätze hätten sich verändert. "Wenn neue Anlagen ergonomischer sind, wollen Mitarbeitende auf alten Anlagen oft nicht mehr arbeiten", sieht er im eigenen Maschinenportfolio.

Humanoide Roboter könnten in diesem Kontext dort relevant werden, wo belastende, repetitive oder wenig attraktive Tätigkeiten anfallen. Entscheidend bleibt jedoch die Wirtschaftlichkeit. Fill gehe davon aus, dass ein industriell anwendbarer humanoider Roboter zwischen 40.000 und 60.000 Euro kosten könnte. Wiesinger stellt diese Größenordnung in Relation zu jährlichen Personalkosten und sieht – sofern eine Aufgabe tatsächlich eins zu eins übernommen werden kann – potenziell kurze Amortisationszeiten. Gleichzeitig bleibt er vorsichtig: Der Use Case muss funktionieren, sonst bleibt die Rechnung Theorie.

Bei der Frage, ob Europa Gefahr läuft, ein weiteres Technologiefeld an China oder die USA zu verlieren, ist sich Wiesinger relativ sicher: Der Zug für Europa sei wohl abgefahren. USA und China teilen sich den Markt. Für den Rest der Welt blieben Sondermodelle. Doch die eigentliche Frage sei nicht, ob humanoide Roboter morgen durch jede Produktionshalle laufen. "Die Frage ist, welche Elemente dieser Entwicklung die industrielle Automatisierung verändern werden", sagt Wiesinger: Lernfähige Programmierung, multimodale Sensorik, neue Mensch-Maschine-Schnittstellen, schnellere Inbetriebnahme oder flexible Aufgabenbeschreibung in natürlicher Sprache.

Wiesinger bringt dazu ein Beispiel: Einem Menschen könne man eine Arbeitsanweisung geben, etwa ein Teil abzuflexen. Der Mensch versteht, was eine Flex ist, wie er durch eine Tür geht, wie er sich positioniert, wann die Arbeit fertig ist und wie er das Ergebnis überprüft. Genau solche impliziten Fähigkeiten müssen Maschinen erst lernen. Wenn Start-ups und Technologieanbieter Wege finden, diese Fähigkeiten zuverlässig in Robotersysteme zu bringen, "wird der Nutzen über den humanoiden Roboter hinausreichen", sagt er.