Neue Sensorsysteme sorgten für die sichere Mensch-Roboter-Interaktion

Für die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter in einer gemeinsam genutzten Arbeitsumgebung spielt die Sicherheit eine zentrale Rolle. Die relevanten Normen wie die DIN EN ISO 10218 wurden 2011 in einer überarbeiteten Version veröffentlicht, die ergänzende Richtlinie ISO/TS 15066 ist gegenwärtig in der Bearbeitung. Das Fraunhofer-IFF in Magdeburg, (DE), nimmt dabei eine führende Rolle ein. In der Technical Specification ISO/TS 15066 werden neben Vorgaben für die Risikobeurteilung auch technische und biomechanische Kriterien sowie ergonomische Aspekte für die Überprüfung von Roboterarbeitsplätzen hinsichtlich der Sicherheit betrachtet. Die Definition der Grenzwerte für Kollisionen zwischen Mensch und Roboter erfolgt in Abhängigkeit vom Verlauf der Stoßkraft, der Druckverteilung, den gefährdeten Körperregionen und der Art des Kontakts (Stoßen oder Klemmen). Gegenwärtig werden am Fraunhofer-IFF im Auftrag des IFA (Institut für Arbeitsschutz) der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung die 1. Kollisionsuntersuchungen von freien und klemmenden Stößen mit Probanden mit gekoppeltem Pendel mit einem Kraftsensor durchgeführt. Für ausgewählte Körpereinzelbereiche wurde jeweils eine Korrekturfunktion entwickelt und parametriert, mit deren Hilfe abhängig von der Kollisionsgeschwindigkeit die wirkenden Kräfte des klemmenden Stoßfalls auf die wirkenden Kräfte des freien Stoßfalls umgerechnet werden können. Das Ziel der Studie ist der wissenschaftliche Nachweis, dass Messergebnisse biofideler Kraftmessgeräte zur Messung klemmender Stoßfälle auf den freien Stoßfall übertragen werden können. Das Fraunhofer-IFF hat zwei Schlüsseltechniken für die Erkennung von Kollisionen sowie für die Arbeitsraumüberwachung entwickelt. Das taktile Sensorsystem ermöglicht die sichere und ortsaufgelöste Kollisionserkennung an Robotern. Ein mit dem hybriden Sicherheitssystem (taktile und kapazitive Sensorik) ausgestatteter Roboter detektiert Personen und Objekte in einem Abstand von 20 cm und kann die Reduzierung der Geschwindigkeit einleiten. Für dynamisch veränderbare Produktionsumgebungen hat das Fraunhofer-IFF auf der Grundlage von Projektor- und Kameratechnik eine neuartige Arbeitsraumüberwachung entwickelt, die sich durch eine hohe Sicherheit, Verfügbarkeit, Flexibilität und Interaktionsmöglichkeiten auszeichnet. Am Fraunhofer-IFF wurde die hyperredundante Roboterkinematik >Brommi<, einen rüsselähnlicher Roboter, entwickelt. Einen weiteren Ansatz verfolgt das IFF mit dem Alexa-Leichtbauroboter. Er beruht auf Komponenten des modularen Roboterbaukastens >robolink< von Igus und verfügt über 5 Achsen.