Cobots dürfen jetzt einen Zahn zulegen

Für die Sicherheit muss die Roboterbewegung bei menschlicher Annäherung auch weiterhin verlangsamt werden, aber deutlich weniger als bisher: rund 25 Prozent schnellere Roboterbewegungen bedeuten einen erheblichen Effizienzgewinn bei gleichbleibender Sicherheit beim Arbeiten mit den Cobots.

Cobots haben „zusätzliche Augen“

Die zentrale Fragestellung für die Forschenden in einem Anwendungsfall bei Seat lautete: Wie kann ein Roboter dank „zusätzlicher Augen“ seine Umgebung besser einschätzen und damit mehr Geschwindigkeit in seiner Bahn behalten? Dazu teilte das Team vom Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU die Wahrnehmungsbereiche neu ein – in smarte Zonen. Bei schnelleren Bewegungen „wächst“ eine solche Zone, um ein Kollisionsrisiko mit Menschen auszuschließen. Für die Umfelderfassung kommt dabei LiDAR-Sensorik (Light Detection and Ranging), die über gepulstes Laserlicht Objekte erkennt und kategorisiert, ebenfalls zum Einsatz wie Kameras.

Kürzere Reaktionszeiten und größere Überwachungsbereiche machen die Arbeit sicherer

Die Kombination von Reaktionszeiten (LiDAR: 50 Millisekunden, Kamera: 10 Millisekunden) und Überwachungsbereichen (LiDAR: größere Bereiche; Kamera: Nahfeld) erlaubt nun schnellere Bewegungen des Roboters. Um welchen Faktor genau sich die Prozesszeiten verkürzen lassen, hängt jeweils von der Tätigkeit und von der eingesetzten Hardware für Robotik und LiDAR-Sensorik ab. Anpassungsmöglichkeiten bei Bewegungsgeschwindigkeit und Beschleunigung erhöhen die Akzeptanz bei den Mitarbeitenden.

Teil des Softwarepakets ist ein Baustein für die Beurteilung aller Sicherheitsaspekte. Diese können so frühzeitig in der Anlagenplanung berücksichtigt, technisch dokumentiert und digital zertifiziert werden. Damit stehen im digitalen Abbild (Zwilling) der Anlage alle relevanten Daten für spätere Änderungen zur Verfügung.

EU-Projekt Sharework entwickelt neue Lösungen für die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK)

Die Forschungsergebnisse sind Teil des EU-Projekts Sharework. Darin entwickelte ein europäisches Konsortium aus sechs Forschungseinrichtungen, dreizehn Firmen und einer Normierungsinstanz neue Lösungen für die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter. Die verschiedenen Hard- und Softwaremodule ermöglichen insbesondere Schwerlastrobotern (Industrierobotern), mit Menschen zu interagieren, ohne dass physische Schutzbarrieren wie Zäune erforderlich sind. Ziel war es, im Sinne einer effektiveren Zusammenarbeit vorhandene Barrieren in der Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) zu überwinden – ohne Abstriche bei der Sicherheit. Arbeitsschwerpunkt für das Fraunhofer IWU waren dabei übergreifende Sicherheitsaspekte (Global Safety System).

Das Ergebnis: ein modulares System, das in der Lage ist, die Umgebung eines Roboters und menschliche Handlungen durch Wissen und Sensoren, Vorhersagen über zukünftige Zustände, intelligente Datenverarbeitung, Augmented Reality sowie Gesten- und Spracherkennungstechnologie zu verstehen. Die Module wurden in der Automobil-, Bahn-, Metall- und Investitionsgüterindustrie bereits erprobt. Ein Einsatz ist jedoch auch in anderen industriellen Montage- und Produktionsprozessen denkbar, um die Effizienz von Fertigungsprozessen zu verbessern.

Lesen Sie auch: Energiemanagement: Für eine erfolgreiche Steigerung der Energieeffizienz