Zukunftsallianz Maschinenbau e.V.

Roboter und Menschen werden künftig enger zusammenarbeiten – das erfordert neue Sicherheitskonzepte.

Bild: Schmersal

Promotion Die sichere Zusammenarbeit mit Cobots

22.01.2017

Die Umsetzung von Industrie 4.0-Konzepten wird auch Auswirkungen auf die Maschinensicherheit haben. Ein Beispiel ist die Mensch-Roboter-Kooperation.

Wenn Industrie 4.0 Eingang in den Produktionsalltag findet, werden die Veränderungen groß sein. Maschinen, Werkzeuge und Werkstücke werden zu „cyber-physikalischen Systemen“, die Daten sammeln und austauschen und ihren „digitalen Zwilling“ in der Datenwelt mitführen. Infolgedessen werden sich auch die Systeme der funktionalen Maschinensicherheit ändern. Darüber hinaus müssen Normen und Richtlinien zur funktionalen Sicherheit erweitert und angepasst werden, um den neuen Anforderungen Rechnung zu tragen.

Ein Beispiel ist die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK): Erst im Februar 2016 veröffentlichte die internationale Organisation für Normung (ISO) mit der technischen Spezifikation ISO/TS 15066 neue Leitsätze, die Sicherheitsaspekte bei der MRK behandeln. Diese Spezifikation betrachtet insbesondere die Leistungs- und Kraftbegrenzung, die einen schutzzaunlosen Betrieb der Roboter erlaubt. Die Robotersysteme sind dabei so gestaltet, dass bei einem Kontakt zum Beispiel zwischen Teilen des Roboters oder Roboterwerkzeugs und Personen biomechanische Grenzwerte nicht überschritten werden.

Bei den Sicherheitssystemen für die Robotik zeigen der „Schmersal Safety Controller“ und das Projekt „beyond SPAI“, in welche Richtungen die Entwicklungen gehen können. Für sichere Robotersteuerungen entwickelt Schmersal bereits seit mehreren Jahren individuelle Lösungen, die bei führenden Roboterherstellern im Einsatz sind. Zu den Kennzeichen des „Schmersal Safety Controllers“, der die Basis für diese kundenbezogenen Sicherheitssteuerungen bildet, gehört die selbsttätige Überwachung der Position und die Geschwindigkeit von Achsen beziehungsweise gefahrbringenden Bewegungen. Sind Kräfte und Geschwindigkeiten gering genug und bleiben alle Achsen in ihrem virtuellen Käfig, kann der Roboter oder der Maschinenarm in direkte Interaktion mit dem Menschen treten. Mit dieser Entwicklung hat Schmersal die Grundlagen für einige der neueren Sicherheitskonzepte ohne Schutzzaun gelegt, die heute von namhaften Roboterherstellern genutzt werden.

Um die Innovation im zukunftsträchtigen Bereich MRK voranzutreiben, unterstützt Schmersal derzeit ein Forschungsvorhaben der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg. Ziel des Projektes „beyondSPAI“ ist eine verbesserte Absicherung der Kollaboration von Menschen und Robotern. Mit Hilfe einer mehrstufigen Sensorik und intelligenter Software sollen Industrieroboter erkennen können, wenn sie einem Menschen zu nahe kommen, um jede gefährliche Bewegung rechtzeitig zu stoppen. Dabei werden unter anderem optische Sensoren und spezielle Bildverarbeitungsalgorithmen zum Einsatz kommen, die menschliche Haut erkennen und die Silhouette von Menschen identifizieren. Diese Sensortechnologien sollen eine direkte und sichere Interaktion von Menschen und Robotern ohne trennende Schutzzäune ermöglichen. Das Forschungsprojekt läuft über drei Jahre – auf die Ergebnisse darf man gespannt sein.

Bildergalerie

  • Ulrich Bernhardt, Vertriebsmanager Steuerungen und Bedienelemente bei der Schmersal Group, Wuppertal

    Bild: Schmersal

Verwandte Artikel