Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kollisionen mit Robotern – ohne Verletzungsrisiko

02.06.2014

Teamwork von Mensch und Roboter lautet die Devise der Zukunft. Der Roboter darf den Menschen dabei aber auf keinen Fall verletzen. Doch wann resultiert eine Berührung in eine Verletzung? Dies untersuchen Forscher erstmals in einer Studie.

Wer kennt das nicht: Da passt man einmal kurz nicht auf, und schon ist man gegen die Tischkante gestoßen. Zunächst tut es weh, ein wenig später breitet sich ein blauer Fleck aus. Was beim Tisch in die Kategorie »Nicht schlimm, aber ärgerlich« fällt, bekommt eine neue Dimension, wenn es sich bei dem Kollisionspartner um einen Roboter handelt. Denn beim Zusammenprall könnte der Mensch ernsthafte Verletzungen davontragen.


Proband bei der Belastungsstudie.

© Fraunhofer IFF

Daher arbeiten die technischen Gehilfen derzeit meist noch hinter Schutzzäunen und Absperrgittern. Allerdings gibt es auch Anwendungen, bei denen Mensch und Roboter Hand in Hand arbeiten sollen. Die Kooperation zwischen beiden ist daher einer der Forschungsschwerpunkte in der Robotik weltweit. Doch wo genau liegt die Grenze zwischen einem harmlosen Zusammenstoß und einer Verletzung?

Kleine Stöße, große Erkenntnisse

Wie viel Kraft ist bei einem Stoß nötig, um an unterschiedlichen Körperstellen einen blauen Fleck zu bekommen? Wann tragen Menschen eine bleibende Verletzung davon? Das konnte bislang niemand genau sagen. Es gibt keine umfangreichen Studien zu diesem Thema. Auch die Kollisionsgeometrie, sprich die Geometrie der aufeinandertreffenden Objekte, hat großen Einfluss auf die Verletzungsschwere bei einem Zusammenstoß. Die Forscher am Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF in Magdeburg betreten mit einer neuen Studie gänzlich unerforschtes Terrain: Sie untersuchen systematisch, wo die maximal zulässige Belastung liegt, wenn Roboter und Mensch zusammenprallen.

Die Vorgehensweise der Forscher: Sie beschweren ein Pendel mit verschiedenen Gewichten, lenken es aus und lassen es gegen verschiedene Körperstellen der Studienteilnehmer stoßen. Die Druckverteilung beim Aufprall misst eine spezielle Sensorfolie an der Stoßseite des Pendels. Ein Kraftsensor, der sich ebenfalls an der Stoßseite befindet, ermittelt den Verlauf der Kontaktkraft, die maximal wirkende Kraft und die Einwirkdauer. »Somit können wir alle relevanten Messgrößen wie Kraft, Druckverteilung, Aufprallgeschwindigkeit sowie Impuls und Energie ermitteln«, sagt Dr. Norbert Elkmann, Geschäftsfeldleiter am IFF.

Von medizinischer Seite wird die Studie vom Institut für Rechtsmedizin, der Klinik für Dermatologie, der Klinik für Unfallchirurgie sowie dem Institut für Neuroradiologie des Uniklinikums der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg begleitet. Für die Untersuchung hat die Ethik-Kommission der Otto-von-Guericke-Universität ihr zustimmendes Votum erteilt. Abbruchkriterien der Versuche sind die beginnende Entstehung von Schwellungen oder Hämatomen oder das Erreichen der Schmerzschwelle.

In der Pilotphase haben die Wissenschaftler zunächst die Messtechnik entwickelt und die Methodik verfeinert – gemeinsam mit Medizinern. Mittlerweile produzieren sie in der Vorphase die ersten Ergebnisse mit mehreren Probanden. Anschließend schätzen die Forscher ab, wie viele Studienteilnehmer nötig sind, um ein repräsentatives Ergebnis zu erhalten. Bei dem weltweit führenden Roboterkongress ICRA in Hongkong werden die Wissenschaftler des IFF im Juni 2014 erste Ergebnisse vorstellen.

Diese können auch von der Kriminalpolizei und der Rechtsmedizin genutzt werden: Kommen Gewaltopfer zu den Beamten oder Ärzten und sind die Unterblutungen schlecht zu sehen, lässt sich meist kaum feststellen, wie intensiv die Gewalteinwirkung war. Opfern wie Ärzten wäre sehr geholfen, wenn die Rechtsmediziner hier auf entsprechende Untersuchungen zurückgreifen könnten.

Auch für den Consumerbereich ist die Studie von Wert: Denn in vielen Haushalten gehören Roboter inzwischen zum Alltag. Sie saugen, wischen die Böden oder mähen den Rasen. In Zukunft dürften die Roboter noch weit mehr Aufgaben im Haushalt übernehmen. Dies ist nur dann möglich, wenn Menschen vor Verletzungen bei Zusammenstößen mit Robotern sicher geschützt sind. Die grundlegenden Daten dafür ermittelt das IFF in der Studie, deren Resultate in international gültige Normen einfließen werden.

Dr. Norbert Elkmann | Fraunhofer Forschung Kompakt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Studien Analysen:

nachricht Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave
02.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT

nachricht Europaweite Studie zu Antibiotikaresistenzen in Krankenhäusern
18.11.2016 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Studien Analysen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie