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Mensch-Roboter-Kollaboration

Baukastenroboter programmiert sich selbst

| Redakteur: Katharina Juschkat

Um einen Roboter einfacher ohne Schutzzaun direkt mit Menschen zusammenarbeiten zu lassen, hat Prof. Matthias Althoff ein Baukastensystem entwickelt, mit dem ein Roboter modular und ohne Programmieraufwand zusammengestellt werden kann.

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Ein modularer Roboterbaukasten der TU München soll es wesentlich einfacher machen, einen kollaborativen Roboter zu installieren. Für die fertige Anwendung sind die Marker, die die Person im Bild trägt, nicht mehr nötig.
Ein modularer Roboterbaukasten der TU München soll es wesentlich einfacher machen, einen kollaborativen Roboter zu installieren. Für die fertige Anwendung sind die Marker, die die Person im Bild trägt, nicht mehr nötig.
(Bild: Andreas Heddergott / TU Muenchen)

Roboter sind bereits in vielen Anlagen im Einsatz - aber meistens sind die automatisierten Helfer noch hinter Gitter, um keine Gefahr für den Menschen darzustellen. Damit Roboter einfacher direkt mit den Menschen interagieren können, hat Prof. Matthias Althoff von TU München das Baukastensystem „Improv“ entwickelt, mit dem sich sichere Roboter einfach aus verschiedenen Bauteilen zusammensetzen lassen sollen.

Individuelle Roboter ohne Programmieraufwand

Roboter, die sich aus einzelnen Bauteilen eines Sets individuell zusammenstellen ließen, gab es auch bisher schon. Allerdings musste jedes neue Modell einzeln von Experten programmiert werden. Althoff hat jedes Modul seines Roboter-Baukastens mit einem Chip versehen, damit seine Roboter sich selbst entsprechend ihrem individuellen Bausatz programmieren können.

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Die Module lassen sich nahezu beliebig miteinander verbinden, wodurch Unternehmen ihre Roboter individuell für verschiedene Aufgaben zusammenstellen – oder beschädigte Teile einfach austauschen können. Althoff stellt dieses System jetzt im Fachmagazin „Science Robotics” vor.

Roboter erkennt automatisch alle Arbeiter und deren Bewegungen

„Aufgrund unseres modularen Aufbaus lassen sich Arbeitsroboter bald kostensparend produzieren“, sagt Althoff. „Unser Baukasten-Prinzip hat aber noch einen weit wichtigeren Vorteil: Mit Improv können wir sichere Roboter entwickeln, die auf Menschen in ihrer Umgebung reagieren und ihnen aus dem Weg gehen.“ Der in jedem Modul verbaute Chip und die Selbstprogrammierung ermöglichen es, dass ein Roboter automatisch alle Informationen über die in ihm wirkenden Kräfte und seine eigene Geometrie kennt. So kann der Roboter seine Bewegungsbahn vorhersagen.

Gleichzeitig sammelt das Regelungszentrum des Roboters über im Raum installierte Kameras die Bewegungsdaten der in der Nähe arbeitenden Menschen. Aus diesen Daten erstellt ein mit Improv programmierter Roboter ein Modell der möglichen nächsten Bewegungen aller anwesenden Arbeiter und kann etwa vor einer Hand stehen bleiben, die sich ihm nähert – aber auch anderen sich nähernden Gegenständen. „Mit Improv können wir garantieren, dass die Kontrolle korrekt funktioniert. Weil die Roboter automatisch für alle möglichen Bewegungen um sie herum programmiert sind, kann kein Mensch den Roboter zu einem Fehlverhalten verleiten“, erklärt Althoff.

Für ihr Baukastenset nutzten die Wissenschaftler zum Teil industrielle Standardmodule und ergänzten diese durch die notwendigen Chips und neue Bauteile aus dem 3D-Drucker. In einer Nutzerstudie zeigen Althoff und sein Team, dass Improv Arbeitsroboter kostengünstiger, sicherer und schneller macht: Sie benötigen 36% weniger Zeit, um ihre Aufgabe zu erfüllen als bisherige Lösungen, die einen festen Sicherheitsbereich um einen Roboter benötigen. Im weiteren Schritt soll Improv auf den Markt gebracht werden.

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