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Die Zukunft des Programmierens: Eine Zeitreise durch die Roboterprogrammierung

Die Zukunft des Programmierens: Eine Zeitreise durch die Roboterprogrammierung

Colette White

July 1, 2024

Die Zukunft des Programmierens: Eine Zeitreise durch die Roboterprogrammierung

Willkommen zu unserer neuen Serie: "Die Zukunft des Programmierens", in der wir die Technologien erkunden, die die Welt von morgen gestalten. Bevor wir in die Zukunft blicken, macht es immer Spaß, durch die Vergangenheit zu reisen und zu erfahren, warum wir Roboter heute so programmieren, wie wir es tun.

 

Die Geschichte der Programmierung von Industrierobotern


Die Programmierung von Robotern hat eine lange Geschichte. Die erste Programmiersprache wurde von dem deutschen Konrad Zuse entwickelt und hieß „Plankalkül“. Wir werden hier nicht ins Detail gehen, da es sich um eine Sprache für Computer, nicht für Roboter handelte. Dennoch gilt diese Programmiersprache als der Startschuss für die Roboterprogrammierung. 1960 entwickelten schließlich Forschende am MIT die Programmiersprache MHI, die als erste Roboter-Sprache angesehen wird. Es dauerte schließlich noch ein weiteres Jahrzehnt, bis allgemeine Programmiersprachen für Roboter auf den Markt kamen und an Popularität gewannen.


Konrad Zuse, Plankalkül - Quelle: IEEE, Facebook Post (October 19, 2017)

 

Als sich Industrieroboter weiterentwickelten und von den bekannten Marken geführt wurden, wurden die Programmiersprachen immer proprietärer. Jede Marke hat ihre eigene Sprache, wie RAPID für ABB, KRL für KUKA und Yaskawas Inform II entwickelt. Jede dieser Sprachen ermöglicht eine größere Raffinesse bei der Programmierung ihrer spezifischen Roboter. Sie sind auf die Fähigkeiten der jeweiligen Roboter zugeschnitten, was mehr Präzision und Kontrolle bei der Programmierung bietet. Als jede Marke begann, ihre eigene Sprache zu entwickeln, standen Entwickler vor einem neuen Problem: dem Erlernen mehrerer Programmiersprachen, um möglichst viele Roboter bedienen zu können.

 

Eines der frühesten Werkzeuge zur Bedienung von Industrierobotern war das Teach-Pendant, ein Handgerät, mit dem ein Roboter manuell geführt und seine Positionen nacheinander aufgezeichnet werden konnten. Frühe Versionen des Teach-Pendants waren nach heutigen Maßstäben rudimentär. Obwohl sich die Roboterprogrammierung und auch die Teach-Pendants seit ihrer Einführung stark weiterentwickelt haben, sind sie immer noch Standardwerkzeuge für die Roboterprogrammierung. Selbst bei den neuesten Modellen von Teach-Pendants fehlt es diesem Werkzeug an Flexibilität und Skalierbarkeit, um komplexere Roboteraufgaben zu programmieren.

 

 

Herausforderungen der traditionellen Programmierung von Industrierobotern

 

Wie bei jeder großartigen Technologie gibt es Vor- und Nachteile. Hier sind einige der Herausforderungen, die mit der traditionellen Roboterprogrammierung einhergehen:

 

  • Komplexität und Präzision: Markenbezogene Roboter-Sprachen sind so konzipiert, dass sie jede Funktion ihrer jeweiligen Roboter voll ausschöpfen, was eine steile Lernkurve bedeutet. Programmierer müssen die Syntax und Struktur jeder Sprache sowie die Feinheiten der mechanischen und elektrischen Robotersysteme kennen. Diese Art der detaillierten Programmierung führt dazu, dass selbst kleinere Aufgaben zeitaufwendig werden.

  • Umfassende Programmierkenntnisse: Programmierkenntnisse sind für die traditionelle Roboterprogrammierung unerlässlich. Im Gegensatz zu allgemeinen Programmiersprachen (wie Python oder JavaScript) werden roboterspezifische Sprachen nicht überall gelehrt. Dies erschwert den Einstieg in das Feld der Roboterprogrammierung und begrenzt den Talentpool qualifizierter Personen, die in der Lage sind, Industrieroboter zu programmieren und zu betreiben.

  • Proprietäre Sprachen: Wie bereits erwähnt, hat jeder große Roboter-OEM eine eigene Programmiersprache entwickelt. Dies trägt zu den Silos im Bereich bei und erhöht die Komplexität. Programmierer, die in einer Sprache geschult sind, bleiben in der Regel bei dem Robotertyp, den sie kennen. Das Fehlen einer standardisierten Programmiersprache bedeutet, dass Entwickler an eine Robotermarke gebunden sind, was sie daran hindert, nahtlos verschiedene Marken von Robotern zu programmieren, wie es in manchen Industrien oder Firmen notwendig ist.

  • Zeit und Kosten: Traditionell ist die Roboterprogrammierung eine zeitaufwendige und kostspielige Fähigkeit. Da nur wenige Menschen über das Wissen verfügen, Roboter zu programmieren, verlangen qualifizierte Programmierer viel Geld für ihre Expertise. Abgesehen von ihrem großen Fachwissen ist die Programmierung eine zeitaufwendige Aufgabe, da das Debuggen und die Optimierung viel Zeit in Anspruch nehmen, insbesondere wenn unerkannte Probleme aus der Umgebung des Roboters ans Licht kommen. Tests und Fehlerbehebungen sind ein ständiges Hin und Her zwischen Code und dem Betrieb des Roboters. Ein weiterer Nachteil der traditionellen Roboterprogrammierung ist die Stillstands-Zeit des Roboters, da der Roboter abgeschaltet werden muss, um den Code anzupassen. Es gibt keine Simulation mit der traditionellen Roboterprogrammierung, die das Debuggen beschleunigen könnte.

 

Moderne Robotik

 

Die Herausforderungen der traditionellen Roboterprogrammierung haben dazu geführt, dass Unternehmen wie Wandelbots die Branche verändern, um Platz für Lösungen zu schaffen, die intuitiver und zugänglicher für die Roboterprogrammierung vom ersten Planungsschritt bis hin zu den letzten Betriebsphasen sind.

Diese neuen Lösungen reduzieren die Komplexität und senken die Eintrittsbarriere, was ein integrativeres und vielseitigeres Robotik-Ökosystem schafft.

 

  • Grafische Benutzeroberflächen (GUIs) programmieren Roboter, indem sie visuelle Darstellungen anstelle von Textcode verwenden, um eine intuitivere Benutzererfahrung zu ermöglichen. Diese Schnittstellen haben Drag-and-Drop-Funktionen und eine Programmierung auf Basis von Flussdiagrammen, was den Prozess vereinfacht und es Benutzern mit begrenztem Programmierhintergrund ermöglicht, Roboter effektiv zu programmieren. Allerdings haben sie auch Herausforderungen, da man auf die bereitgestellten Funktionen beschränkt ist und diese an sein Szenario anpassen muss. Es gibt keine Option, eigene Funktionen zu erstellen.

  • Simulationsumgebungen mit einem digitalen Zwilling, der exakte Nachbildungen physischer Roboter darstellt, ermöglichen es Programmierern, Roboterprogramme besser in einem virtuellen Raum zu visualisieren und zu testen, bevor sie eingesetzt werden. Eine Simulationsumgebung spart Zeit und Ressourcen, indem sie Roboterprogramme mehrfach ausführt, um den Aufwand zu reduzieren und potenzielle Probleme in der Programmlogik oder den Bewegungen des Roboters zu identifizieren, wodurch die Stillstands-Zeiten des Roboters drastisch reduziert werden.

  • Künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen (ML) ermöglichen es Robotern, sich selbst anzupassen und zu lernen, wenn sie in die Roboterprogrammierung integriert sind. Mit KI und maschinellem Lernen können Roboter Aufgaben erlernen und ihre Leistung durch iterative Lernprozesse verbessern, wodurch detaillierte manuelle Programmierung weniger wichtig wird.

  • Einheitliche Programmiersprachen haben einen langen Weg zurückgelegt, um Programmiersprachen für Roboter zu standardisieren und plattformübergreifende Programmierung zu ermöglichen. Tools wie Bibliotheken bieten einheitliche Rahmenwerke zur Unterstützung verschiedener Robotermodelle und -marken. Dies erleichtert das Lernen und fördert die Interoperabilität zwischen OEMs.

  • Low-Code- und No-Code-Roboterprogrammierung hat dazu beigetragen, die Zugänglichkeit der Roboterprogrammierung auf ein neues Niveau zu heben. Einige dieser Schnittstellen basieren auf visuellen und vorgefertigten Modulen, um komplexe Programme mit wenig bis gar keinen Programmierkenntnissen zu erstellen. Vorgefertigte Bausteine ermöglichen es Benutzern, Roboter ohne komplizierten Code zu bewegen, was die Programmierzeit verkürzt und Türen für diejenigen öffnet, die keine technische Erfahrung haben.

 

Robot Simulation Environment with digital Twin
Simulationsumgebung mit digitalem Zwilling. Quelle: Wandelbots

Einfache Roboterprogrammierung mit Wandelbots

 

Wandelbots wurde mit dem Glauben gegründet, dass die Interaktion zwischen Mensch und Roboter nicht kompliziert sein muss. Unsere Roboterautomatisierungsplattform integriert sich mit mehreren Peripheriegeräten, Werkzeugen und Robotern, um die Roboterprogrammierung zu vereinfachen. Die folgenden Kernvorteile tragen zu unserem Erfolg bei:

 

  • Intuitive Softwareplattform: Unsere kundenorientierte Software zur Programmierung und Erstellung von Roboterprogrammen ist das Rückgrat unserer ganzheitlichen Lösung, bei der der Benutzer im Mittelpunkt des Roboterlebenszyklus steht. Benutzer unserer Plattform können ihre eigenen Roboterprogramme erstellen, Parameter anpassen, Wege optimieren und Programme mit begrenzter technischer Erfahrung auf einer Plattform erstellen und bereitstellen.

  • Benutzerfreundliche Schnittstelle: Unsere Software priorisiert Benutzerfreundlichkeit und stellt den Benutzer in den Mittelpunkt unseres Produkts. Wir konzentrieren uns auf eine einfache Mensch-Roboter-Interaktion, ähnlich der intuitiven Interaktion mit einem Website-Builder. Mit unserem Python-basierten Code kann jeder mit grundlegenden Python-Kenntnissen Roboter intuitiv und einfach programmieren, dank einer erstaunlich vereinfachten Schnittstelle.

  • Hardwareunabhängig: Mit einer Plattform ist die Hardware-Integration einfach. Integrationen für Greifer, Sensoren, Roboter und andere Peripheriegeräte können in die Softwareplattform integriert werden, was die Erstellung von Roboterprogrammen müheloser und zugänglicher macht.

  • Flexibilität und Anpassungsfähigkeit: Die Wandelbots Roboter Software-Plattform bietet mehrere industrielle Anwendungen, die es ermöglichen, zwischen Schweißen, Lackieren, Schleifen und, was noch wichtiger ist, den spezifischen Anwendungsfällen, die du auf der Produktionsfläche erlebst, zu wechseln. Die flexible Natur unserer Plattform macht sie zu einer attraktiven Lösung für diejenigen, die ihre Automatisierung mit weniger Kosten und Komplexität als bei der traditionellen Roboterprogrammierung verbessern möchten. Die Anpassungsfähigkeit, eine Roboterzelle von Anfang bis Ende zu planen, senkt  mit unserer Simulationssoftware das potenzielle Risiko.

  • Kosten- und Zeiteffizienz: Wie bereits erwähnt, spart moderne Roboterprogrammierung Zeit und Geld bei der Programmierung von Robotern. Unternehmen können ihre Roboter schnell programmieren, bereitstellen und umprogrammieren und so agil und effizient auf Produktionsänderungen reagieren. Mit unserem Roboter-App-Builder können sie auch interne Ressourcen nutzen, um die Automatisierung anzupassen, was ihnen mehr Kontrolle gibt. 


Fazit


Die Programmierung von Industrierobotern hat sich seit den ursprünglichen Teach-Pendants erheblich weiterentwickelt. Diese Entwicklung hin zu intuitiveren und benutzerfreundlicheren, von KI-gesteuerten Programmiermethoden zeigt eine Branche, die Türen öffnet und Roboter und Automatisierung zugänglicher macht.

Wenn wir weiterhin die Barrieren für die Roboterprogrammierung abbauen, können wir uns auf eine höhere Roboterakzeptanz und Automatisierung freuen, die die Technologie, die wir täglich nutzen, nachahmt.

 

Bist du daran interessiert, mehr über die Roboter Software-Plattform von Wandelbots zu erfahren? Lass uns reden! Kontaktiere uns und erfahre, wie du deine Reise in die Automatisierung und Roboterprogrammierung beginnen kannst.

 

Halte Ausschau nach weiteren Einblicken, während wir die Roboterprogrammierung in unserer Serie "Die Zukunft des Programmierens" weiter erkunden.

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