"Kollege Roboter" – Forschungsprojekt sucht Sicherheitskonzepte

18. Juli 2016, 12:30
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Fabrik wird zum gemeinsamen Arbeitsumfeld für Menschen und Maschinen – Forschungsprojekt soll zu integrierten Sicherheitskonzepten für kollaborative Robotik führen

Ein kleiner Rempler, ein fester Schlag oder ein zupackender Greifarm: Wenn Industrieroboter nicht mehr abgetrennt in Käfigen, sondern Seite an Seite mit Menschen arbeiten, stellt sich die Frage nach der Sicherheit. Antworten darauf wollen Fraunhofer Austria und TÜV Austria im Rahmen eines kürzlich gestarteten Forschungsprojekts in der Pilotfabrik der Technischen Universität (TU) Wien finden.

"Derzeit werden automatisierte Produktionsanlagen hinter Schutzeinrichtungen eingesetzt. Die sind quasi hinter Zäunen eingesperrt wie im Zoo und haben keinen Kontakt zu den Arbeitern. Jetzt verschwinden aber die Zäune, was zu Unsicherheiten führt", erklärte Christoph Schwald, Innovationsmanager beim TÜV Austria, im Gespräch.

Entlastung

Die Vorteile der sogenannten kollaborativen Robotik seien klar: Einerseits würden Menschen bei schweren körperlichen oder Routine-Tätigkeiten entlastet. Andererseits gehe es um die Steigerung von Produktivität und Qualität.

Dass die Roboter nun "freigelassen" werden, bedinge ganz neue Anforderungen an die Sicherheit: "Hier gibt es zwei Ausprägungen: Das eine ist die Maschinensicherheit, also dass die Maschine so programmiert ist, dass sie den Menschen nicht verletzen kann. Das andere ist die Cybersecurity, also etwa der Schutz vor Hackerattacken. Darauf wird häufig vergessen", so Schwald. Bei kollaborativer Robotik müsse man aber beide Aspekte prüfen: "Denn Sicherheit ist hier absolut themenbestimmend. Wenn schwere Unfälle passieren, ist das Thema gestorben."

Kollaborative Roboter gelten an sich als eher ungefährlich – zumindest wenn ein entsprechendes Sicherheitskonzept angewendet wird. "Die Sensorik und Aktorik ist so weit entwickelt, dass man einen Roboter aufbauen kann, der völlig problemlos agiert. Wenn er einem Menschen zu nahe kommt, stoppt er ab", so Wilfried Sihn, Geschäftsführer von Fraunhofer Austria und Leiter des Instituts für Managementwissenschaften an der Technischen Universität (TU) Wien.

"Dumme" Roboter wird es weiterhin geben"

"Dumme" Roboter werde es weiterhin geben, da sie bestimmte Aufgaben am besten alleine erledigen könnten. "Kollaborative Roboter werden für ganz andere Sachen eingesetzt, etwa als Unterstützung in der Montage. Sie sind im Vergleich zehn Mal so klein, aber fünf Mal leistungsfähiger", erklärte Sihn.

Das Problem sei, dass diese Aufgabenstellung – Roboter arbeiten zusammen mit Menschen in der Produktion – zum ersten Mal auftauche. "Jetzt muss man definieren, was geprüft wird und wie geprüft wird, um sicherzustellen, dass eine Systemumgebung für den Menschen ungefährlich ist", sagte der Experte.

So gelte es beispielsweise sicherzustellen, dass ein Roboter stoppt, wenn der Kraftsensor misst, dass ein bestimmter Wert, mit dem er auf einen Menschen einwirkt, überschritten wird. "Wir erforschen diese Mensch-Roboter-Kollaboration im Detail, um einen gefahrlosen Einsatz zu ermöglichen und offene Sicherheitsfragen zu klären, die einen breiten Einsatz in der Industrie noch behindern", erklärte Stefan Haas, Vorstandsvorsitzender der TÜV Austria Holding, die Zielsetzung.

Die Komplexität sei dabei durchaus hoch, weil viele Dinge berücksichtigt werden müssten. "Man programmiert den Roboter abhängig vom Anwendungsfall und dem Werkstück und weist ihm verschiedene Geschwindigkeiten zu. Bei einem runden, leichteren Werkstück könnte er sich schneller bewegen, weil er den Arbeiter damit nicht stark verletzen kann", so Schwald. "Noch komplexer wird es, wenn man berücksichtigt, dass der Mensch unterschiedlich aufgebaut ist. Ein Stoß gegen den Arm ist weniger schlimm als ins Gesicht."

Entsprechend dieser Grenzwerte programmieren

Diesbezüglich gebe es inzwischen auch eine erste Norm – die "biomechanischen Grenzwerte". Sie seien von der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) gemeinsam mit Universitäten entwickelt worden und würden unter anderem regeln, mit welcher Kraft ein Roboter einen Menschen an welcher Stelle treffen darf. "Um einen kollaborativen Roboter sicher einsetzen zu können, muss man ihn entsprechend dieser Grenzwerte programmieren und das auch verifizieren", erläuterte der TÜV-Manager. Bei den produzierenden Unternehmen führe es zu großen Unsicherheiten, wie sie gewährleisten können, ihre Mitarbeiter nicht zu gefährden.

Die Experten sehen dennoch viel Potenzial: "Kollaborative Robotik wird in unsere industrielle Arbeitswelt massiv Einzug halten und sich letztendlich auch in ganz anderen Bereichen durchsetzen. Das heißt aber nicht, dass der Mensch ersetzt wird", stellte Sihn klar. Eine deutliche Beschleunigung der Entwicklung erwartet Schwald durch weitere technologische Fortschritte: "In fünf Jahren könnten Roboter vielleicht nicht nur fühlen, wenn man sie berührt, sondern eine Annäherung schon vorher durch Kameras oder Induktionssensoren merken. In dem Bereich gibt es etliche Forschungsprojekte", so der Innovationsexperte. (APA, 18.7. 2016)

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TU Wien

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