Kollege Roboter, kannst Du einen Zahn zulegen? Aber sicher!

Dank LiDAR-Sensorik und Kamera-Überwachung müssen Roboterbewegungen nicht mehr so stark abgebremst werden, wenn sich ein Mensch nähert – ohne Kompromisse bei der Arbeitssicherheit. LiDAR überwacht größere Bereiche, die Kamera hat das Nahfeld im Blick.
(c) Fraunhofer IWU

Industrielle Fertigungsprozesse sollen gleichermaßen effizient, flexibel und für die Mitarbeitenden sicher sein. Arbeiten Mensch und Roboter gemeinsam an komplexen Aufgaben gilt es Zielkonflikte zwischen diesen Anforderungen zu vermeiden.

Im EU-Projekt Sharework entwickelte das Team vom Fraunhofer IWU um Aquib Rashid M.Sc., Ibrahim Al Naser M.Sc. und Dr.-Ing. Mohamad Bdiwi dazu einen Geschwindigkeitsregler sowie ein multimodales, umfassendes Wahrnehmungssystem. 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.

Die zentrale Fragestellung für die Forschenden in einem Anwendungsfall bei der SEAT S.A. war dabei: Wie kann ein Roboter dank »zusätzlicher Augen« seine Umgebung besser einschätzen und damit mehr Geschwindigkeit in seiner Bahn behalten? Dazu teilte das Team 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 Laser-Licht Objekte erkennt und kategorisiert, ebenfalls zum Einsatz wie Kameras.

Die Kombination von Reaktionszeiten (LiDAR: 50 Millisekunden, Kamera: 10 ms) 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 auch 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.

Sharework: sichere und effektive Mensch-Roboter-Kollaboration in der Industrie

Diese 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 Software- und Hardwaremodule ermöglichen insbesondere auch 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 entwickelten 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.

Weiterführende Informationen: Rashid, Aquib, New eyes for robots: a new method for collision sensing (sharework-project.eu)

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Dr. Mohamad Bdiwi
Abteilungsleiter Kognitive Mensch-Maschine-Systeme

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik
Reichenhainer Straße 88
09126 Chemnitz

Telefon +49 371 5397-1658
mohamad.bdiwi@iwu.fraunhofer.de

Weitere Informationen:

https://sharework-project.eu/new-eyes-for-robots-a-new-method-for-collision-sens…

https://www.iwu.fraunhofer.de/

Media Contact

Andreas Hemmerle Presse und Medien
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie

Neuerungen und Entwicklungen auf den Gebieten der Informations- und Datenverarbeitung sowie der dafür benötigten Hardware finden Sie hier zusammengefasst.

Unter anderem erhalten Sie Informationen aus den Teilbereichen: IT-Dienstleistungen, IT-Architektur, IT-Management und Telekommunikation.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Globale Erwärmung aktiviert inaktive Bakterien im Boden

Neue Erkenntnisse ermöglichen genauere Vorhersage des Kohlenstoffkreislaufs. Wärmere Böden beherbergen eine größere Vielfalt an aktiven Mikroben: Zu diesem Schluss kommen Forscher*innen des Zentrums für Mikrobiologie und Umweltsystemforschung (CeMESS) der Universität…

Neues Klimamodell

Mehr Extremregen durch Wolkenansammlungen in Tropen bei erhöhten Temperaturen. Wolkenformationen zu verstehen ist in unserem sich wandelnden Klima entscheidend, um genaue Vorhersagen über deren Auswirkungen auf Natur und Gesellschaft zu…

Kriebelmücken: Zunahme der Blutsauger in Deutschland erwartet

Forschende der Goethe-Universität und des Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrums in Frankfurt haben erstmalig die räumlichen Verbreitungsmuster von Kriebelmücken in Hessen, Nordrhein-Westfalen, Rheinland-Pfalz und Sachsen modelliert. In der im renommierten…

Partner & Förderer