Mensch-Roboter-Kollaboration So können Menschen direkt mit Schwerlastrobotern interagieren

Mit industriellen Schwerlastrobotern beinahe so intuitiv zusammenarbeiten wie mit einem menschlichen Kollegen, das soll eine neue Technologie des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU möglich machen.

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Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU haben eine Technologie entwickelt, dank derer die Zusammenarbeit mit industriellen Großrobotern fast so intuitiv funktionieren soll wie mit menschlichen Kollegen. Mit ihr sollen Roboter Gesten, Gesichter und Körperhaltungen erkennen, wodurch eine sichere und effiziente Kooperation möglich wird, so das Institut.

In den Produktionshallen war es bislang üblich, dass Mensch und Roboter nebeneinander statt miteinander ihre Aufgaben erledigen. Zwar sind Schwerlastroboter mittlerweile ohne Schutzzaun tätig, eine direkte Interaktion ist allerdings nicht möglich. Aus Sicherheitsgründen stoppt der Roboter bisher seine Bewegung, sobald der Mensch einen großräumigen Sicherheitsbereich um ihn herum betritt.

Dossier Robotik Ausgabe 2018

Robotik in der Automatisierung

Mit Schwerlastrobotern kommunizieren und kooperieren

Die Technologie des Fraunhofer IWU soll nun die Effizienz dieser Zusammenarbeit – und damit der gesamten Fertigung – steigern. „Wir haben die bisher eingesetzte Technologie um eine effektive, sichere und flexible Interaktion ergänzt“, sagt Dr.-Ing. Mohamad Bdiwi, Abteilungsleiter am Fraunhofer IWU. „Der Mensch kann also erstmalig direkt mit Schwerlastrobotern kommunizieren und kooperieren.“ In der Produktion sieht diese Kooperation so aus: Betritt der Mensch den Arbeitsbereich rund um den Roboter, erkennt dieser dessen Gesten, Gesicht und Körperhaltung. Die Daten nutzt er zum einen, um die Zusammenarbeit sicher zu gestalten, zum anderen zur Steuerung. So kann der Mensch seinem metallenen Kollegen beispielsweise über Hand- und Armgesten Arbeitsaufträge geben – der Roboter analysiert dabei selbst komplexe Bewegungen.

3D-Kameras machen Gestensteuerung möglich

„Unsere Technologie holt die Gestensteuerung in den Industriebereich. Denn bisher findet sie primär in Spielumgebungen Anwendung, etwa bei Konsolen“, ergänzt Bdiwi. Neben den Händen des Menschen behält der Roboter auch dessen Gesicht „im Blick“: Schaut der Mensch zur Seite oder nach hinten, weil er sich etwa mit einem dort stehenden Kollegen unterhält, weiß die Maschine, dass die Armbewegungen nicht ihr gelten. Mensch und Roboter können direkt zusammen arbeiten und sich auch Werkstücke oder Werkzeuge überreichen. Ist die Hand des Werkers zu nah an seinem Gesicht, so dass eine Übergabe Gefahren bergen würde, erkennt der Roboter dies und wartet ab, bis der Werker oder die Werkerin ihm seine Hand weit genug entgegenstrecken. Herzstück dieser Mensch-Roboter-Interaktion sind intelligente Algorithmen und 3D-Kameras, die dem Roboter als „Auge“ dienen.

Laut dem Fraunhofer IWU sind die Algorithmen einsatzbereit. Die Entwicklung wollen die Forscher auf der Hannover Messe 2019 mit einer Demo-Applikation, die sich interaktiv durch Gesten steuern lässt, dem Fachpublikum vorstellen.

Hannover Messe: Halle 17, Stand C24