Menschen und Roboter arbeiten sicher Hand in Hand

EU-finanzierte Wissenschaftler entwickelten und testeten bahnbrechende Robotiklösungen, die in industriellen Fertigungsunternehmen sicher und effizient mit menschlichen Betreibern zusammen agieren.

Industrielle Technologien

Roboter haben die Art und Weise verändert, wie Menschen mit Technologie interagieren und von ihr profitieren, und so verschiedenen Branchen dabei geholfen, Prozesse zu automatisieren und die Produktivität zu steigern. Die meisten Roboter sind jedoch in ihrem Funktionsumfang beschränkt, da jede Bewegung hochtechnisiert und daher bereits bei einer minimalen Änderung der Umgebung fehleranfällig ist. Zudem sind sie aufgrund ihrer starren Programmierungsmechanismen für den Umgang mit weichen Objekten ungeeignet und können sich schließlich aufgrund ihres Fokus auf Effizienz und Geschwindigkeit sogar als gefährlich erweisen. Eine Erhöhung der funktionalen Sicherheit bei der Zusammenarbeit von Mensch und Roboter wird die derzeitigen Produktionssysteme ihren Zielen in Bezug auf Flexibilität und Effizienz ein Stück näher bringen. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts FourByThree entwickelten Forscher erfolgreich eine neue Generation modularer industrieller Robotiklösungen, die sich für eine sichere und effiziente Aufgabenausführung in Zusammenarbeit mit Menschen eignen. Darüber hinaus können diese Roboter von Fabrikarbeitern einfach bedient und programmiert werden. Sichere Interaktion zwischen Mensch und Roboter Das Projektakronym FourByThree bezieht sich auf die vier Hauptmerkmale der kooperativen Zusammenarbeit (Modularität, Sicherheit, Benutzerfreundlichkeit und Effizienz) sowie auf die drei Hauptakteure (Menschen, Roboter und Umgebung) in den Fertigungsszenarien. „FourByThree reagiert auf die Nachfrage nach Industrierobotern, die nicht nur ein hohes Maß an Geschicklichkeit, Genauigkeit und Effizienz bieten, sondern auch Sicherheit in Situationen gewährleisten, in denen eine Zusammenarbeit zwischen Betreiber und Roboter erforderlich ist, selbst wenn es sich um gemeinsam genutzte Arbeitsbereiche handelt“, so Projektkoordinator Iñaki Maurtua. Dank der Entwicklung innovativer Hard- und Software für kollaborative Roboter sind die vorgeschlagenen Lösungen des Projekts modular, sicher und effizient. Intelligente Aktoren für sichere Roboter Die Projektpartner entwickelten erfolgreich Aktoren für Roboterarme, die ein sicheres Roboterverhalten in der Zusammenarbeit mit Menschen ermöglichen. Die Antriebe basieren auf einer neuartigen Federkonstruktion, die die inhärente Sicherheit des Aktors in Mensch-Roboter-Anwendungen erhöht, indem Stöße absorbiert und die vorübergehend einwirkenden Kontaktkräfte reduziert werden. Außerdem erlauben die Federn eine zusätzliche Auslenkung im Falle einer Kollision. Die Partner entwickelten Aktoren in vier verschiedenen Größen, sodass der Integrator die Anzahl und Größe jedes einzelnen Antriebs abhängig von den Anforderungen des Roboterarms frei wählen kann. Projektionsbasierte Überwachung von Arbeitsbereichen Die Forscher erarbeiteten ein projektions- und visionsbasiertes Abstandsüberwachungssystem, das modular, robust und für den industriellen Einsatz geeignet ist. Dieses neue Arbeitsraumüberwachungssystem projiziert Sicherheitsbereiche um den sich bewegenden Roboter und ist in der Lage, die Größe und Form dieser Bereiche dynamisch an dessen Bewegungen anzupassen. „Seine Grundfunktion besteht darin, Roboterbewegungen zu überwachen und zu stoppen, sollte eine Person oder ein Objekt in die definierten Sicherheitszonen eindringen“, erklärt Maurtua. Diese Technologie ermöglicht eine intuitive Zusammenarbeit von Mensch und Roboter, indem sie dem Nutzer relevante Informationen direkt in den Arbeitsbereich projiziert und virtuelle Knöpfe erzeugt, die eine intuitive Steuerung des Roboters durch den Menschen erlauben. Die Hardware- und Software-Lösungen von FourByThree wurden in vier Pilotszenarien getestet, die sich auf industrielle Prozesse wie das Nieten von Flugzeugteilen, das Schweißen von Blechen, den Formenbau und das Abgraten von Wachs konzentrierten. Darüber hinaus sind die meisten der entwickelten Komponenten mit handelsüblichen Roboterarmen kompatibel. Die roboterbasierten Hardware- und Softwarelösungen von FourByThree könnten in vielen Industriebereichen breite Anwendung finden, insbesondere in solchen Bereichen, in denen die Minimierung der menschlichen Exposition gegenüber Arbeitsplatzgefahren eine wichtige Rolle spielt. Diese Lösungen sind jetzt über eine Online-Plattform verfügbar. In diesem Online-Shop finden Besucher weitere Informationen zu den meisten entwickelten Komponenten. Zum Teil handelt es sich dabei um Open-Source-Software.

Schlüsselbegriffe

FourByThree, Roboter, Sicherheit, Aktoren, Mensch-Roboter-Kollaboration, Roboterarme, Arbeitsraumüberwachung

Highly customizable robotic solutions for effective and safe human robot collaboration in manufacturing applications

Menschen und Roboter arbeiten sicher Hand in Hand

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