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Der Cobot, mein neuer Kollege

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Sicherheitstechnik in den Roboter verlagert

Wenn Roboter nicht mehr in Käfigen gehalten werden, sondern sich mehr oder weniger frei zwischen den Menschen bewegen, muss die Sicherheit bei ihrer Entwicklung und Herstellung im Vordergrund stehen. Die entsprechende Sicherheitstechnik wird dazu heute ins Innere des Roboters verlagert. Der TÜV Nord zählt folgende Punkte auf, die beim Design und der Konfigurierung von kollaborierenden Robotern beachtet werden müssen:

  • Ein Sicherheitskonzept muss vorhanden sein,
  • Entwicklung des Roboters auf fehlersicheres Verhalten,
  • Klare Abgrenzung des Arbeitsbereichs, den der Roboter erkennt,
  • Funktionierende Stopp-Funktion an den definierten Grenzen,
  • Definition aller Limits, z.B. Krafteinsatz und Geschwindigkeit.

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Integrierte Sensorik in allen Roboterachsen sorgt dafür, dass der Roboter die Umwelt „fühlen“ und unmittelbar darauf reagieren kann. Apas beispielsweise ist mit einer speziellen Sensorhaut ausgestattet, die sofort erkennt, wenn sich ein Arbeiter nähert. Der Cobot stoppt, bevor es zu einer Berührung kommen kann.

Wie viel Druck darf ein Cobot ausüben?

Der LBR iiwa von Kuka besitzt in allen sieben Achsen eingebaute Gelenkmomentensensoren – laut Hersteller ein bisher einzigartiges Konzept. Sie reagieren auf geringe Kräfte von außen und ermöglichen sicheren Kollisionsschutz. Bei unerwartetem Kontakt reduziert der Roboter in Sekundenbruchteil sein Tempo und damit seine kinetische Energie auf ein Maß, das Verletzungen unterbindet.

Um festzustellen, welche Drücke der Cobot auf den Menschen ausüben darf, hat Pilz das Kraft- und Druckmesssystem PROB-ms im Portfolio, das MRK-Applikationen validiert. Im Set enthalten ist ein Kollisionsmessgerät gemäß ISO/TS 15066. Das Kraft- und Druckmesssystem ist international auf Mietbasis erhältlich. Auch der Safety Laser Scanner PSEN-Scan unterstützt Anwender von Roboterapplikationen: Insbesondere in schlecht einsehbaren Gefahrenbereichen können Personen leicht unbemerkt bleiben. Im Gegensatz zur Absicherung durch Lichtgitter überwacht PSEN-Scan permanent den gesamten Gefahrenbereich. Befindet sich noch eine Person im Gefahrenbereich, läuft die Anlage nicht weiter. Das sorgt für eine gesteigerte Produktivität sowie Ergonomie der Anlage und erhöht gleichzeitig die Sicherheit.

Bildverarbeitung lässt den Roboter sehen

Eine weitere Schlüsseltechnologie für die Robotik ist die Bildverarbeitung, denn sie verleiht den Robotern die Fähigkeit zu sehen. Der Cobot Sawyer von Rethink Robotics beispielsweise ist für Aufgaben entwickelt worden, die Bildverarbeitung erfordern: Test und Inspektion, Platinenbestückung oder Pick and Place sind nur ein paar Beispiele. Leistungsstarke Bildverarbeitung ist also essentiell, weil es bei Mensch-Roboter-Kollaborationen sehr häufig um visuelle Aufgaben geht. Zu diesen Aufgaben hinzu kommt das Robot Positioning System: Wird Sawyer verlegt, kann er sich dynamisch neu ausrichten und ist sofort einsatzbereit – Kalibrierung ist nicht nötig.

Von der Kollaboration zur Eigenständigkeit

Die Zukunft der Robotik liegt auch im sogenannten lernenden Roboter. „Diese Maschinen lernen wie Menschen durch Beobachten und Nachahmung, Versuch und Irrtum. Fehler machen ist ihnen erlaubt. Allerdings entstehen dadurch neue Gefahrenquellen“, sagt Wanjing Su vom TÜV Nord. Obwohl es derzeit keine verbindliche Normen zur Prüfung der Sicherheit dieser Roboter gibt, gibt es Möglichkeiten, sie zu testen: „Wenn bei lernenden Robotern die Lernfähigkeit unter Einhaltung klarer Grenzen wie Krafteinsatz, Arbeitsbereich oder Geschwindigkeit stattfindet, die Lernfunktion faktisch im Käfig stattfindet, können entsprechende Prüfkriterien angewandt werden“, erklärt Su. Noch befänden sie sich in der Forschungsphase. Aber hinter den Kulissen tut sich einiges: Lernende Roboter besitzen ein riesiges Zukunftspotenzial.

27. September 2017 in Würzburg - Kongress für funktionale Sicherheit

Anwendertreff zu denThemen der funktionale Sicherheit von Maschinen und Anlagen sowie der funktionaler Sicherheit in der Praxis. Am 27. September 2017treffen sich zum 5. Mal Maschinensicheits-Experten auf dem Anwendertreff Maschinensicherheit in Würzburg.

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Über den Autor

 Katharina Juschkat

Katharina Juschkat

Redakteurin, Vogel Communications Group