Der Roboterarm ist ein entscheidender Bestandteil einer automatisierten Prüfstation, die einen kontinuierlichen Durchsatz und konstante Prüfungskriterien bei der Batteriezellcharakterisierung gewährleisten soll. Indem er die angelieferten Batteriezellen greift und in mehreren Durchläufen auf die verschiedenen Anforderungen überprüft, untersucht der Roboter unterschiedliche Parameter, wie Abmessungen und Gewicht, aber auch das Verhalten unter Last und langanhaltender Nutzung. Auf diese Weise fungiert der Roboterarm als Handling System für die automatisierte Prüfung von Batteriezellen innerhalb eines Prüfstandes. Die Verwendung eines »Robot Operating System« (ROS), ein Open-Source-Tool, erleichtert die Inbetriebnahme des Roboters, indem es die Prozesse in einem digitalen Raum darstellt. Bereits vor der Beschaffung des Roboters konnte so die ROS-Daten in einer digitalen Prozess-Simulation abgebildet werden. In dieser können Abläufe und Prozesse getestet werden, bevor diese im Anschluss in einer echten Umgebung auf den physischen Roboter übertragen werden. 

Schrittweise Integration des Batteriehandlings

Das Projektteam bereitet alle notwendigen Komponenten vor, um diese in den Prüfstand am ISEA zu integrieren. Dies beinhaltet sowohl die Programmierung des Roboters als auch die Leitung und Steuerung der Prozesse.

Programmierung des Roboters

Frühere Abläufe des Roboters wurden durch die Software ROS programmiert und simuliert. Im ersten Schritt wird nun in Münster ein »Matching« durchgeführt bei dem die Simulation auf den physischen Roboter übertragen wird. Dabei werden Abweichungen identifiziert und anschließend behoben.

Einrichtung des Prozessleitsystems 

Neben der Steuerung des Roboters wird ein Netzwerk aus allen erforderlichen digitalen und physischen Komponenten aufgebaut. Ein Prozessleitsystem überwacht und leitet dabei den Zeitpunkt der Befehlsausführung – d.h. die Art des auszuführenden Befehls sowie die Erfassung und Speicherung der gemessenen Daten in Datenbanken. Die Fähigkeit zur systemunabhängigen Übertragung von Programmen ermöglicht es, dieselbe Steuerung auch auf einen Roboter eines anderen Herstellers zu übertragen.

Kamerasystem

Parallel zu den genannten Komponenten wird ein Kamerasystem in den Prüfstand integriert, um dem Roboterarm die eigenständige Erkennung von Batteriezellen zu ermöglichen. Dies trägt zur Reduzierung der Fehleranfälligkeit und zur Steigerung der Prozessstabilität bei. 

Qualität bereits in der Box

Ein weiterer Bestandteil des Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines Warenträgers zum Transport von Lithium-Ionen-Batteriezellen mit integrierter Datenaufnahme. Die Transportboxermöglicht es, während des Versands notwendige Sicherheits- und Qualitätsdaten zu erfassen und somit die Lücke zu einer ganzheitlichen Überprüfung zu schließen. 

So spielt der Roboterarm bei der Automatisierung eine wichtige Rolle und fördert neben der Effizienz auch die Vergleichbarkeit der Ergebnisse.