Ein Mensch kann in unmittelbarer Nähe zu einem Industrieroboter arbeiten - vollkommen sicher und ohne, dass eine festinstallierte Schutzwand beide trennt. Möglich machen das hochmoderne Laser-Sicherheitsscanner.

Bild: Volkswagen

Mensch-Roboter-Kollaboration Dynamische Schutzfelder für eine sichere Zusammenarbeit

15.02.2018

Volkswagen zeigt einen Prototypen für das Nebeneinander von Mensch und Industrieroboter in der Produktion ohne starre Schutzzäune. Interaktive Schutzfelder garantieren hierbei die Sicherheit des Mitarbeiters. Die Industrieroboter unterstützen Mitarbeiter beim Heben schwerer Lasten.

„Automatisierung ohne Schutzzäune“: Im Hintergrund bewegt sich ein Industrieroboter, im Vordergrund leuchtet ein Lichtmuster mit grünen, gelben und roten Kacheln. Konzern-Mitarbeiter Karl-Heinz Häfner läuft selbstbewusst auf den Roboter zu, noch ist er in der grünen Zone. Sobald er das erste gelbe Feld mit dem Fuß berührt, verlangsamt der Roboter seine Bewegungen. Als er mit seiner Fußspitze in die roten Felder tippt, stoppt der Roboter abrupt ab. Zieht Häfner den Fuß wieder zurück, startet der Roboter seine Bewegung neu. Somit kann ein Mensch in unmittelbarer Nähe zu einem Industrieroboter arbeiten - ohne, dass beide von einer festinstallierten Schutzwand getrennt werden - und das vollkommen sicher.

Möglich machen dies Laser-Sicherheitsscanner, die Bewegungen des Mitarbeiters sicher erkennen. Ein Projektor zeigt dem Mitarbeiter farblich leuchtend die dynamischen Schutzfelder an. Eine übergeordnete Steuerung stimmt die Bewegungen des Roboters auf die des Menschen ab, verlangsamt und stoppt den Roboter, sobald der Mensch in die entsprechenden Schutzbereiche tritt.

Zusammenarbeit soll auch mit Industrierobotern möglich werden

Dr. Martin Gallinger verantwortet die Weiterentwicklung von Roboter-Anwendungen in der Volkswagen Konzern-Produktion und erklärt, warum die dynamischen Schutzfelder wichtig für die Produktion der Zukunft sind: „Das Thema Mensch-Roboter-Kooperation ist derzeit in aller Munde. Bislang ging es dabei vor allem um die Zusammenarbeit mit Leichtbau-Robotern. Nun wollen wir auch Industrie-Roboter fit dafür machen. Das kann die Arbeit vieler Mitarbeiter vereinfachen, denn die großen Industrieroboter können viel schwerere Teile heben und beispielsweise den Mitarbeitern anreichen.“ So können Industrieroboter künftig Mitarbeiter aktiv unterstützen und entlasten. Ein weiterer Vorteil: Auch bereits existierende Roboter können für die Zusammenarbeit mit dem Menschen befähigt werden, das spart Anschaffungskosten.

„Bei all den Vorteilen dieser neuen Form der Zusammenarbeit hat ein Thema für uns jedoch höchste Priorität: die Sicherheit“, betont Gallinger. Dafür sorgen hochmoderne, interaktive Schutzfelder. Zu Testzwecken hat das Team um Gallinger gemeinsam mit den Partnern Kuka, Keyence Deutschland und Fraunhofer IFF einen serienfähigen Prototypen aufgebaut. Über Farben erkennt der Mitarbeiter einfach und deutlich, in welchem Bereich er sich ohne Einfluss auf den Roboter bewegen kann (grün).

Die Sicherheitszonen passen sich dynamisch den Bewegungen an

Die Sicherheitszonen werden mit der Roboterbewegung dynamisch angepasst. Arbeitet der Roboter beispielsweise im hinteren Bereich und weiter von der Position des Menschen entfernt, verschieben sich die grünen, gelben und roten Felder entsprechend. Befindet sich der Mensch in der gelben Zone, wird die Roboterbewegung stark gebremst, im roten Bereich sofort gestoppt. Damit ist für die Mitarbeiter jederzeit absolute Sicherheit und Klarheit über die Sicherheitszone gewährleistet.

Der realisierte Prototyp zeigt die technische Machbarkeit einer neuen Form der Zusammenarbeit und ein komplett neues Sicherheitskonzept „Im nächsten Schritt werden wir den Prototypen gemeinsam mit unseren Projektpartnern, Arbeitssicherheits-Experten und Produktions-Mitarbeitern intensiv testen und optimieren. Mit ihrem Feedback wollen wir das System gemeinsam zur vollen Serien-Tauglichkeit weiterentwickeln“, erläutert Gallinger.

Bildergalerie

  • Sobald jemand das erste gelbe Feld mit dem Fuß berührt, verlangsamt der Roboter seine Bewegungen.

    Bild: Volkswagen

  • Betritt ein Mensch eines der roten Felder, stoppt der Roboter seine Arbeit sofort. Er nimmt sie erst wieder auf, wenn der Gefahrenbereich wieder verlassen worden ist.

    Bild: Volkswagen

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