Sicherheitstechnik Roboter: Aufbruch in die dritte Dimension des Sehens

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Die kompakte 3D-Kamera Safevisionary2 ermöglicht eine sichere 3D-Umgebungserfassung. Im Umfeld kollaborativer Roboter werden auch der Oberkörper und die oberen Gliedmaßen von Personen und damit Risiken wie das Übergreifen oder Überbeugen in den Gefahrbereich sicher erkannt

Die Dynamik bei Produktions- und Logistikprozessen ist hoch, die Forderungen nach innovativen Sicherheits­lösungen steigen. Bisherige 2D-Lidarsensoren werden zur flächigen Gefahrbereichsabsicherung eingesetzt. Mit Safevisionary2, der weltweit ersten 3D-Time-of-flight (ToF) Kamera mit Sicherheitszertifizierung PL c nach EN13849, ist jetzt auch sichere dreidimensionale Umgebungserfassung möglich. Das dreidimensionale Schutzfeld bereitet den Weg für produktivitätssteigernde Sicherheitskonzepte in Produktions- und Logistikprozessen, zum Beispiel für die Automatisierung von mobilen Robotern und in der Mensch-Roboter- Kollaboration.

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Erweiterte Absicherung und effiziente Automatisierung von AGVs

Das Vermeiden von Kollisionen und ein schneller Wiederanlauf erhöht die Verfügbarkeit von Automated Guided Vehicles (AGVs) und mobilen Robotern. Mit der neuen Kamera lassen sich in Fahrtrichtung auch Hindernisse oberhalb der Scanfeldebene eines Sicherheitslaserscanners sicher erfassen und Kollisionen vermeiden. Im Gegensatz zu 2D-Anti-Kollisions-Lösungen lässt sich mit Safevisionary2 in vielen Fällen ein automatischer Wiederanlauf verwirklichen. Dank der Seiten­absicherung erhöht sich zudem die Sicherheit bei Dreh- und Wendemanövern des Fahrzeugs nach Be- und Entladevorgängen. Neben den Sicherheitsfunktionen lassen sich in mobilen Anwendungen zusätzlich die 3D-Umgebungsinformationen für eine präzise Lokalisierung und Navigation der Fahrzeuge nutzen. Hierfür stehen die Messdaten via Gigabit-Ethernet zur Verfügung.

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Mit erhöhter Sicherheit zur verbesserten Mensch-Roboter-Kollaboration

Im Umfeld kollaborativer Roboter ist das Spektrum menschlicher Bewegungsabläufe eine besondere Herausforderung für die Absicherung. Durch die sichere 3D-Umgebungserfassung mit Safevisionary2 werden auch der Oberkörper und die oberen Gliedmaßen von Personen und damit Risiken wie das Übergreifen oder Überbeugen in den Gefahrbereich sicher erkannt. So lassen sich in vielen Fällen Sicherheitsabstände reduzieren. Die Kamera verfügt bei der Kollaboration zwischen Menschen und Roboter über einen weiteren, entscheidenden Vorteil: Der kraft- und leistungsbegrenzte Modus von Robotern ist in der Regel auf die zulässigen Kraftwerte für Arme und Hände ausgelegt, während der Kontakt von empfindlichen Körperregionen wie Gesicht, Schädel und Stirn zu vermeiden sind. Dadurch wurde ein Stillstand des Roboters bei unmittelbarer Nähe des Personals notwendig. safeVisionary2 ermöglicht eine erweiterte Absicherung des Roboterarbeitsbereiches auf menschlicher Kopfhöhe. Der Stillstand ist nur mehr dann notwendig, wenn eine Person ihren Kopf auch tatsächlich in den Arbeitsbereich bewegt. Bei diesem Anwendungsszenario eignet sich eine weitere Nutzung der Sensordaten besonders gut, da die Kamera vom Detektieren leerer Paletten bis hin zur Objektlokalisierung und -vermessung viele Aufgaben übernimmt. Mit dieser Kombination von Sicherheit und Automatisierung reduziert sich der Implementationsaufwand für zusätzliche Komponenten – Anwender sparen Kosten und Zeit.

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Besonders sorgfältige Risikobeurteilung in unstrukturierten Umgebungen

Kommt ein mobiler Serviceroboter in unstrukturierten Umgebungen wie einer Shopping-Mall zum Einsatz, erfordert dies eine besonders sorgfältige Risikobeurteilung. Denn dort können Hindernisse wie Treppen oder Rampen für den Roboter potenzielle Absturzgefahren bergen. Safevisionary2 ermöglicht neben der Auswertung von Schutz- und Warnfeldern für die Fahrwegabsicherung auch die Absicherung von Absturzkanten. Einen echten Mehrwert bieten die präzisen 3D-Messdaten zum Beispiel für eine konturbasierte Navigation und für weitere Automatisierungsaufgaben.

Präzise Lokalisierung und Unterstützung der Navigation

Die 3D-Kamera SafeVisionary2 löst nicht nur Sicherheits-, sondern auch Automatisierungsaufgaben zuverlässig. Dank hochgenauer 3D-Messdaten sind Aufgaben wie eine präzise Lokalisierung und Navigationsunterstützung von Fahrzeugen oder die Detektion von Leerpaletten bis hin zur Objektlokalisierung und -vermessung einfach lösbar. Die sichere ToF-Kamera zeichnet sich durch eine hohe Robustheit aus und ist sowohl in Umgebungen mit Fremdlicht oder Dunkelheit einsetzbar. Ohne bewegliche Teile im Aufbau (siehe Infokasten) bietet die Kamera zudem eine sehr hohe Schock- und Vibrationsresistenz. Mit der Erschließung der dritten Dimension für Sicherheitsanwendungen präsentiert Sick vielfältige neue Möglichkeiten in mobilen und stationären Anwendungen. Anwender profitieren so von mehr Flexibilität, Effizienz und Sicherheit und können dabei auf ein Portfolio an Produkten, Systemen und Services aus einer Hand zurückgreifen.