Fraunhofer IFF auf der Automatica 2012 – Sichere Produktion durch intelligente Automatisierung

Auf der Automatica 2012 stellen Forscher des Fraunhofer IFF in Magdeburg jetzt neue Entwicklungen vor, die in der Industrie, in der Medizin oder im Dienstleistungssektor zum Einsatz kommen sollen. Sie erlauben die sichere und einfache Zusammenarbeit von Menschen und Robotern oder garantieren eine fehlerfreie Produktion.

Die Qualität und Effizienz der Produktion hängt zunehmend davon ab, wie intelligent die Systeme sind, die uns in den Produktionsprozessen unterstützen, und wie tief sie in die jeweiligen Abläufe integriert sind. So prüfen neue Assistenzsysteme eigenständig komplexe, zuvor von Hand montierte Baugruppen in der Produktion sekundenschnell auf Fehler oder helfen bei der Optimierung von Arbeits- und Transportprozessen.

Und moderne Sicherheitstechnologien sorgen dafür, dass sich Menschen und Roboter gefahrlos einen Arbeitsplatz teilen können. Auf der 5. Internationalen Fachmesse für Automation und Mechatronik »Automatica«, vom 22. bis 25. Mai 2012 in München, stellen die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF einige ihrer neuesten Entwicklungen vor.

Sichere Mensch-Roboter-Interaktion

»Roboter werden in der Industrie, im Dienstleistungssektor und im normalen Alltag eine stetig wachsende Rolle einnehmen. Je unmittelbarer Mensch und Maschine miteinander arbeiten, desto vielfältigere und effiziente Einsatzmöglichkeiten bieten sich. Damit das risikolos geschehen kann, benötigen wir neue Sicherheitstechnologien, mit denen Menschen und Roboter ohne trennende Schutzeinrichtungen kooperieren können«, erklärt Doktor Norbert Elkmann vom Fraunhofer IFF.

An dem Forschungsinstitut in Magdeburg werden eine ganze Reihe solcher Technologien entwickelt. Mit ihrer Hilfe sollen Menschen künftig ohne Verletzungsgefahr zwischen und mit Industrie- und Servicerobotern arbeiten können. Eine davon ist eine Art künstlicher Haut für Maschinen. Es handelt sich um eine mit Taktilsensoren versehene Ummantelung, die Roboter Berührungen spüren lässt – fast wie beim Menschen. Nimmt der Roboter den leisesten ungeplanten Kontakt wahr, stoppt er sofort seine Bewegung. Auch den Fußboden haben die Forscher mit dieser Technologie ausgestattet. Taktile Sensoren ordnen einzelne Bodenareale rund um gemeinsame Mensch-Roboter-Arbeitsplätze verschiedenen Sicherheitsstufen zu, wodurch sich die Risikobereiche absichern und dynamisch bestimmen lassen.

Eine weitere neue Entwicklung ist ein kamera- und projektionsbasiertes Arbeitsraumüberwachungssystem, mit dem gemeinsame Arbeitsräume von Menschen und Robotern sicher überwacht und gekennzeichnet werden können. Sie reduzieren oder stoppen die Maschinenbewegung beim Eintritt eines Menschen in kritische Bereiche und zeigen permanent das Warn- und Schutzfeld an.

»Ein anderer Weg ist, bestimmte Roboter gleich so zu bauen, dass sie den Menschen selbst bei einem Kontakt nicht verletzen können«, so Norbert Elkmann. »Das erreichen wir zum Beispiel durch besondere Leichtbauweisen oder sichere und flexible Kinematiken, wie etwa bei unseren Robotern ›Alexa‹ und ›BROMMI‹. Letzterer beispielsweise bewegt sich wie ein Rüssel und verhindert so das Einklemmen von Gliedmaßen.« Vor dem Hintergrund der aktuellen Entwicklungen wird die sichere Mensch-Roboter-Interaktion in naher Zukunft möglich sein.

Modellbasierte Assistenz- und Prüfsysteme – Flexible Produktionstechnologien in der Montage

Auch für die objektive Prüfung der Produkt- und Prozessqualität setzt die moderne Fertigung mit zunehmendem Maß auf einen hohen Grad der Automatisierung. Ziel ist eine Nullfehlerproduktion. Die Fraunhofer-

Forscher aus Magdeburg haben dafür zwei Systeme entwickelt. Zum einem ein »visuelles Assistenzsystem«, das Monteure während des Arbeitsprozesses in Echtzeit anleiten und Arbeitsergebnisse prüfen kann.

Diese Technologie eignet sich besonders für manuelle Montageprozesse mit hoher Variantenvielfalt und häufig wechselnden Montageaufgaben – ideal für die Kleinserien- und Prototypenfertigung. Zum anderem handelt es sich um ein Prüfsystem für die »modellbasierte Prüfung«. Grundlage hierfür ist ein modellbasierter Lösungsansatz, bei dem die digitalen Konstruktionsdaten (CAD) zu prüfender Teile oder Baugruppen, Modellbeschreibungen von repräsentativen Fehlern und eine modellhafte Beschreibung der Messanordnung zusammen genutzt werden. Die Technologie ermöglicht flexible Lösungen beispielsweise zur Prüfung von Anwesenheit, Richtigkeit und Position in der Montage, sowie das Messen von geometrischen Informationen. Beide Systeme zeichnen sich durch ihre hohe Flexibilität, Robustheit und Zuverlässigkeit aus.

Optische und funkbasierte Assistenzsysteme – Produktionsprüfung im Prozess

Auch die Logistikexperten des Fraunhofer IFF haben neue Automatisierungslösungen entwickelt. Auf der Automatica stellen sie u. a. für Anwendungen der RFID-basierten Objektidentifikation ein neues mobiles RFID-Reader-System vor. In einem RFID-Handschuh eingesetzt können mit ihm u.a. Bauteile während des Greifens direkt im Montageprozess automatisch identifiziert werden. So lässt sich bereits während der Montage die korrekte Zusammenstellung von Baugruppen überprüfen.

Info: Das Fraunhofer IFF stellt seine Entwicklungen auf der Automatica 2012 an den Ständen 510, 511 und auf der Innovationsplattform Servicerobotik in Halle B3 aus.