Künftig bessere Planung gemeinsamer Arbeitsplätze von Mensch und Roboter

Das Fraunhofer IFF und Systemintegrator Symacon wollen in dem gemeinsamen Projekt MR_KOOP die Vorabplanung und Integration von Mensch-Roboter-Arbeitsplätzen in den Produktionsprozess vereinfachen.

Fraunhofer IFF

Die Planung und Integration von Robotersystemen, mit denen der Mensch in laufenden Produktionsprozessen sicher zusammenarbeiten kann, ist bislang noch kompliziert. Das bremst ihren flächendeckenden Einsatz. Das Fraunhofer IFF und Systemintegrator SYMACON entwickeln nun gemeinsam neue Werkzeuge und Methoden für die Vorabplanung von industriellen Roboterzellen mit speziellen Funktionen für die sichere Mensch-Roboter-Kooperation. Sie soll eine frühzeitige Bewertung der Sicherheitsvorgaben für Anlagen ermöglichen und die Integration von Mensch-Roboter-Arbeitsplätzen in den Produktionsprozess deutlich vereinfachen.

Kollaborative Roboter sind auf dem Vormarsch. Diese Roboter sind durch Sensortechnik in der Lage, ihre Umgebungen zu erfassen und können viel flexibler auf Ereignisse reagieren als die erste Generation von Industrierobotern. Sie erlauben somit eine enge bis unmittelbare Zusammenarbeit mit der Maschine, ohne die Gefahr, dass der Mensch vom mitarbeitenden Roboter verletzt wird. In dieser Rolle unterstützen sie den Menschen in seiner Arbeit und sorgen für wachsende Qualität und Effizienz in der Produktion.

Herausforderungen bei der Planung und Inbetriebnahme von kollaborativen Robotern

Der flächendeckende Einsatz in der Industrie bleibt ihnen jedoch noch verwehrt. Tatsächlich stellen die hohen Sicherheitsanforderungen an kollaborative Robotersysteme Systemintegratoren und Anlagenplaner heute noch vor große Herausforderungen. In jedem Einzelfall muss detailliert geklärt werden, welche Auswirkung die verschiedenen eingesetzten Sicherheitssensoren auf den konkreten Prozess, in den der Roboter integriert ist, auf die unmittelbare Umgebung und an die Art der Kollaboration zwischen Menschen und Roboter haben. Er darf sowohl den Menschen, der in seiner Nähe arbeitet, auf keinen Fall verletzen, als auch durch seine reaktiven Änderungen der Bewegungsabläufe den Produktionsprozess nicht signifikant stören. Sind diese essentiellen Fragen nicht eindeutig geklärt, ist der Einsatz eines kollaborativen Roboters nicht möglich.

»Mit den heute üblichen Planungs- und Entwurfsmethoden lassen sich solche Fragen, wenn überhaupt, nur bedingt beantworten«, beschreibt Roland Behrens vom Fraunhofer IFF die Situation. Er ist am Magdeburger Forschungsinstitut für die Entwicklung neuer Robotiksysteme mit MRK-Funktion und ihre Integration in industrielle Abläufe verantwortlich »Das Problem ist, dass die vorhandenen Werkzeuge nicht an die relevanten Sicherheitsvorgaben der MRK angepasst sind«, so der Robotikexperte. Heute sei es beispielsweise nicht möglich, kritische Sicherheitsaspekte für modernste Robotik- und Assistenzsysteme bereits in der Planungsphase zu berücksichtigen, da die hierfür erforderlichen Planungsmittel (Softwaretools, Abläufe, etc.) fehlen. Folglich können die Auswirkungen der Integration solcher Systeme erst später getestet werden. Das macht es für die Unternehmen schwerer, ihren Einsatz flexibel zu planen.

Das Projekt »Innovative Entwicklungswerkzeuge zur effizienten Planung von industriellen Applikationen mit Mensch-Roboter-Kooperation (MR_KOOP)«

In Kooperation mit dem Systemintegrator SYMACON GmbH schließt das Fraunhofer IFF nun diese methodische Lücke, indem es hierfür neue Werkzeuge entwickelt, testet und in reale Planungsabläufe von SYMACON integriert. Das Ziel ist es, Unternehmen ein Basiswerkzeug zur Planung von Roboterzellen mit speziellen MRK-Funktionen zur Verfügung zu stellen. Sie soll eine frühzeitige Bewertung der Sicherheitsvorgaben für Anlagen ermöglichen, welche die Sicherheitsbetriebsarten »Sicherheitsbewerteter überwachter Halt« und »Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung« nach ISO/TS 15066 umsetzen.

Dr.-Ing. Detlef Mlynek, Geschäftsführer der SYMACON GmbH, betont die Bedeutung der Kooperation mit dem Fraunhofer IFF: »Mensch-Roboter-Arbeitsplätze werden künftig in vielen Branchen und in wachsender Zahl zu finden sein. Sie gehören zur Zukunft der Arbeit wie der demografische Wandel oder die Digitalisierung der Produktion. SYMACON möchte durch die Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IFF seine Position auf diesem Wachstumsmarkt ausbauen und seine strategische Geschäftsentwicklung vorantreiben. Die schnelle und einfache Planung und Integration vom Mensch-Roboter-Arbeitsplätzen in bestehende Produktionsabläufe ist ein wichtiger Baustein auf dem Weg zur Arbeit 4.0 und könnte der entscheidende Faktor für den Erfolg der Technologie sein.«

Das Projekt »MR_KOOP« mit einer Laufzeit von 24 Monaten wird durch die Investitionsbank Sachsen-Anhalt und den Europäischen Regionalen Entwicklungsfonds (EFRE) gefördert.

Quelle:  Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF