Laut der International Federation of Robotics wurden im Jahr 2024 weltweit 542.000 Industrieroboter in Fabriken installiert. Die aufschlussreichere Zahl steckt in dieser einen: 64.542 dieser Maschinen waren kollaborative Roboter, konzipiert dafür, neben Menschen zu arbeiten statt hinter Zäunen. Cobots stellen inzwischen rund jeden neunten neuen Industrieroboter, und Interact Analysis erwartet, dass sich die Auslieferungen bis 2030 auf rund 129.000 Einheiten pro Jahr nahezu verdoppeln.
Jahrzehntelang lautete die Grundregel der Industrierobotik: Trennung. Roboter waren schnell, stark und blind, also arbeiteten sie hinter Käfigen und Schutzzäunen. Kollaborative Roboter beseitigen diese Barrieren, und das verändert mehr als das Fabriklayout. Es verändert, wozu Automatisierung überhaupt da ist.
Schon auf unserem Industrial Summit 2019 standen Cobots mit auf der Bühne, und in unseren Top Tech Trends für 2026 haben wir vorausgesagt, dass Large Action Models „das breite Aufkommen von Edge-KI-gestützten Cobots, die Seite an Seite mit Menschen arbeiten“ vorantreiben würden. Allan Lagasca, der unser Segment Smart Industrials weltweit leitet, hat die Argumente in diesem Februar öffentlich im E&T Magazine dargelegt.
Was macht einen Roboter kollaborativ?
Ein kollaborativer Roboter, kurz Cobot, ist ein Industrieroboter, der darauf ausgelegt ist, sich einen Arbeitsraum ohne physische Barrieren sicher mit Menschen zu teilen. Er kombiniert Kraftbegrenzung, Umgebungssensorik und Echtzeitsteuerung, um menschliche Anwesenheit zu erkennen und seine Bewegung entsprechend anzupassen.
Dieser Unterschied zählt in der Praxis. Ein konventioneller Roboter führt ein festes Programm in einem kontrollierten Raum aus. Ein Cobot arbeitet in einem Raum, der sich jedes Mal verändert, wenn sich eine Person hineinbeugt, hinübergreift oder vorbeigeht. Dieser eine Unterschied prägt nahezu jede Ingenieursentscheidung im Inneren der Maschine, weshalb wir Sensorik, Steuerung und Sicherheit als ein einziges Problem behandeln, nicht als drei.
Warum Cobots, und warum jetzt?
„Cobots gehören zu den ersten großmaßstäblichen Einsätzen verkörperter oder ‚physischer‘ KI, bei denen Sensorik, Rechenleistung, Bewegung und Energiemanagement zusammenwirken, damit industrielle Systeme sicher in der realen Welt agieren können.“
— Allan Lagasca, Smart Industrials, Robotics Worldwide Leader, STMicroelectronics, im E&T Magazine
Die Ökonomie beginnt beim Menschen, genauer gesagt: bei seinem Mangel. Deloitte und The Manufacturing Institute schätzen, dass allein die US-Fertigungsindustrie bis 2033 bis zu 3,8 Millionen neue Arbeitskräfte benötigen könnte, wobei rund 1,9 Millionen Stellen unbesetzt bleiben könnten. Cobots ersetzen nicht die Belegschaft, die Unternehmen nicht finden können; sie erweitern die, die sie bereits haben. Hinzu kommt der demografische Druck: Erfahrene Bediener gehen in den Ruhestand, Fachkräfte sind knapp, und die Produktivität muss steigen, ohne die Produktion zu verlagern. Cobots gelten zunehmend als praktikabler Weg, die vorhandenen Bediener eines Werks zu unterstützen, ihr Prozesswissen festzuhalten und Flexibilität zu gewinnen, ohne die Fabrik großflächig umzubauen. Und die Arbeitskräftelücke ist nur einer der Zwänge, die zu Cobots führen: Bildverarbeitung und Sensorik werden immer besser und günstiger, Programmierung und Inbetriebnahme sind drastisch einfacher geworden, die Produktion braucht eine Flexibilität, die starre Automatisierung nicht bieten kann, die Sicherheitsnormen sind gereift, und der Trend zur Rückverlagerung der Produktion erhöht den Druck, in der Nähe des Heimatstandorts zu automatisieren.
Viele Aufgaben profitieren zudem von menschlichem Urteilsvermögen in Kombination mit maschineller Präzision, die Grundidee des Industry-5.0-Rahmens der Europäischen Union. Und weil Cobots weniger kosten und weniger Integrationsaufwand erfordern als eingezäunte Roboterzellen, öffnen sie die Automatisierung für jene kleinen und mittleren Fertigungsunternehmen, für die klassische Robotik bisher unerschwinglich war. Erschwingliches, integriertes Silizium ist ein wesentlicher Teil dessen, was diesen Preispunkt möglich macht.
Technische Leistung allein garantiert noch keinen erfolgreichen Einsatz, denn das System muss auch von den Menschen akzeptiert werden, die daneben arbeiten. Bediener müssen der Maschine vertrauen, mit der sie sich Tag für Tag eine Werkbank teilen, und dieses Vertrauen entsteht durch Transparenz, vorhersehbares Verhalten, leisen Betrieb und eine Sicherheitsleistung, die sich nachweisen lässt und nicht nur behauptet wird.
Wie arbeiten Cobots sicher neben Menschen?
Ein Cobot gewährleistet Sicherheit durch mehrschichtige Sensorik und Steuerung: Tiefensensorik, Bildverarbeitung, Kraft-, Drehmoment- und Näherungssensoren erzeugen ein dreidimensionales Live-Abbild des Arbeitsraums, während eingebettete Prozessoren die Bewegungs- und Sicherheitslogik innerhalb von Millisekunden lokal ausführen. Internationale Normen definieren die Grenzwerte für Kraft, Geschwindigkeit und Abstand, die diese Maschinen einhalten müssen: allen voran die 2025 überarbeitete ISO 10218, die die zuvor in ISO/TS 15066 geregelten kollaborativen Anforderungen übernommen hat.
Sicherheit in einem realen Werk geht zudem über die Vermeidung von Kollisionen hinaus. Maschinenbauer und die Fertigungsunternehmen, die Cobots einsetzen, müssen die Einhaltung der Anforderungen an die funktionale Sicherheit über den gesamten Lebenszyklus der Maschine nachweisen, von der Risikobewertung über die Inbetriebnahme bis zu Wartung und Upgrades. Je weiter sich die kollaborative Automatisierung verbreitet, desto mehr wird es zum eigenständigen Differenzierungsmerkmal, diese Konformität einfacher erreichbar und die Zertifizierung schneller zu machen. Genau hier kann die Halbleiterebene helfen: Zertifizierte Pakete für funktionale Sicherheit, bis hinauf zu IEC 61508 SIL3, existieren genau dafür, Maschinenbauern diesen Weg zu verkürzen.
Spanned ist, was lokale Intelligenz möglich macht. Werden Sensordaten am Edge verarbeitet, auf dem Sensor selbst oder in seiner unmittelbaren Nähe, bleibt der Roboter nicht einfach bei Kontakt stehen. Er liest Bewegungsbahnen und passt sich an, bevor es überhaupt zum Kontakt kommt. Aus unserer Sicht wird Sicherheit zunehmend zu einem Sensorikproblem: Käfige und Schutzzäune waren eine mechanische Antwort, die moderne Antwort ist mehrschichtige Wahrnehmung mit Intelligenz an der Edge. Diese Schicht entsteht aus Technologien, die derzeit schnell reifen, darunter Time-of-Flight-Tiefensensorik für die Präsenzerkennung im Nahbereich und Inertialsensoren mit eingebetteten Machine-Learning-Kernen.
Stärke und Behutsamkeit müssen im selben Arm koexistieren. Ein Cobot hebt in der einen Minute ein schweres Gehäuse und reicht in der nächsten einem Bediener ein empfindliches Bauteil, weshalb seine Motortreiber das Drehmoment kontinuierlich an die Last anpassen. Zwei Konstruktionsvorgaben betreffen den Komfort statt die Kollision: Oberflächentemperatur und Geräusch. Einer Maschine, die kühl und nahezu lautlos läuft, vertraut man leichter, und Vertrauen entscheidet darüber, ob Zusammenarbeit gelingt. Oder wie Lagasca es formuliert: „Die psychologische Dimension der Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter darf nicht übersehen werden.“
„Cobots arbeiten sicher neben Menschen, weil sie Echtzeitsensorik, Edge-Intelligenz und präzise Bewegungssteuerung zusammenbringen. So werden Maschinen zu vertrauenswürdigen Partnern, die Menschen schützen, sich souverän anpassen und eine sicherere, kooperativere Zukunft mitgestalten.“
— Allan Lagasca, Smart Industrials, Robotics Worldwide Leader, STMicroelectronics
Wo Cobots heute Mehrwert schaffen
Die stärksten Anwendungen verbinden maschinelle Konstanz mit menschlichem Urteilsvermögen. In Automobilwerken positionieren und halten Cobots Innenraumkomponenten, während Bediener die Feinausrichtung übernehmen. In der Elektronikfertigung erledigen sie sich wiederholende Präzisionsmontagen, während sich die Menschen auf die Qualität konzentrieren. In Lagern kommissionieren und sortieren sie Seite an Seite mit dem Personal.
Die aktuelle Generation dehnt zugleich die Grenzen der Kategorie aus. Die Traglasten sind auf 25 bis 30 Kilogramm gewachsen, was das Palettieren zu einer alltäglichen Cobot-Aufgabe macht. Cobot-Arme auf autonomen mobilen Robotern beginnen, zwischen Arbeitsstationen zu wechseln, eine Konfiguration, die wir mit der auf ST-Technologie basierenden Qualcomm-AMR-Referenzplattform erkundet haben. Und KI-Bildverarbeitung gehört bei neuen Cobot-Modellen zunehmend zum Lieferumfang, was den Weg vom Auspacken zur produktiven Arbeit verkürzt.
Blick in die Maschine: Wie wir den Cobot sehen
Für uns ist ein Cobot eine Studie in Echtzeitintegration. Sensoren, Controller, Motortreiber und Leistungselektronik müssen als ein deterministisches System agieren, in dem wenige Millisekunden Verzögerung den Unterschied ausmachen, ob die Maschine einer Person ausweicht oder mit ihr zusammenstößt. Multicore-Mikrocontroller und Time-Sensitive Networking halten diese Koordination vorhersagbar; effiziente Leistungsstufen halten den Arm kühl und leise.
Die Herausforderung endet auch nicht bei der Leistung des Roboters selbst. Ein Cobot muss sich in eine bestehende Operational-Technology-Umgebung einfügen und Daten mit SPSen, Antrieben, Maschinensteuerungen und Fabriksoftware-Plattformen austauschen. Deshalb werden offene Konnektivität und deterministische industrielle Netzwerke zu entscheidenden Voraussetzungen, um kollaborative Automatisierung über die Pilotzelle hinaus zu skalieren.
In dieser Schicht der Industrie ist die Richtung klar: Jedes Gelenk wird zu einem intelligenten Subsystem, weil die Motorsteuerung zunehmend Rechenleistung in sich aufnimmt. Ein vollwertiger Mikrocontroller sitzt heute direkt im Motorantrieb, sodass jedes Gelenk seine eigene feldorientierte Regelschleife ausführt. Industrielle Inertialsensoren integrieren Machine-Learning-Kerne, die eine Anomalie in einem Robotergelenk erkennen können, bevor es ausfällt, und spezielle Vibrationssensoren übertragen dasselbe Prinzip auf die vorausschauende Wartung der gesamten robotischen Arbeitszelle, also des Arms und der Anlagen, mit denen er arbeitet. Auf der Leistungsseite verkleinern integrierte Galliumnitrid-Leistungsstufen die Elektronik im Arm und reduzieren die Wärme, die er in einen gemeinsam genutzten Arbeitsraum abgibt.
Vernetzung wirkt allerdings in beide Richtungen: Sobald Cobots Teil von Fabriknetzwerken werden, verschmelzen physische Sicherheit und Cybersicherheit. Unbefugter Zugriff, manipulierte Software oder kompromittierte Kommunikation können zu Betriebs- und Sicherheitsrisiken werden. Secure-by-Design-Architekturen, mit Geräteauthentifizierung, sicheren Firmware-Updates und hardwarebasiertem Schutz, gehören deshalb zu dem, was großflächige Einsätze vertrauenswürdig macht. Dieses Terrain muss das Silizium selbst abdecken, mit Secure-by-Design-Architekturen im Einklang mit industriellen Sicherheitsnormen wie IEC 62443.
Die Technologien, die heute in Cobots reifen, Edge-Intelligenz, Sensorfusion, präzise und sichere Bewegung, sind dieselben, auf die humanoide Roboter in weit größerem Maßstab angewiesen sein werden. Wir sehen Cobots als das Bewährungsfeld der physischen KI: Bevor Humanoide in die Breite gehen, werden Vertrauen, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit der Mensch-Roboter-Kollaboration an Cobot-Armen entschieden. Unsere Zusammenarbeit mit NVIDIA in der Robotikentwicklung trägt dieselben Technologien von den Cobots von heute zu den Humanoiden von morgen. (Die humanoide Hälfte dieser Geschichte erzählen wir in einem begleitenden ST-Perspectives-Artikel.)
Zusammenarbeit, wörtlich genommen
Automatisierung bedeutete früher, Menschen aus einem Prozess herauszukonstruieren. Kollaborative Robotik kehrt das um: Sie konstruiert Maschinen in Räume hinein, die menschlich bleiben. Fertigungsunternehmen gewinnen Flexibilität und Konstanz, Beschäftigte werden die sich wiederholenden und körperlich zermürbenden Teile ihrer Arbeit los, und kleinere Unternehmen erhalten erstmals Zugang zur Automatisierung.
Das nächste Jahrzehnt der Robotik wird nicht dadurch definiert, ob Maschinen Menschen ersetzen können, sondern dadurch, wie sicher und produktiv sie mit ihnen zusammenarbeiten. In diesem Wandel werden jene Unternehmen gewinnen, die Sensorik, Steuerung und Energieeffizienz an der Edge beherrschen. Wohin das führt, zeigt unsere Perspektive auf physische KI.