Mensch-Roboter-Kollaboration

Die Zukunft ohne Zäune bewiesen

Mensch-Roboter-Kollaboration beim Flugzeugbau. Die Fabrik der Zukunft nimmt im Flugzeugbau deutliche Formen an. Mit dem EU-Projekt „Valeri“ haben europäische Forscher gezeigt, dass mobile Manipulatoren mit Menschen zusammenarbeiten können.

José Navarro, IDPSA, und José Saenz vom Fraunhofer IFF prüfen, wie ‘Valeri’ das Dichtmittel auf ein Flugzeugbauteil aufgebracht hat. (Foto: Kuka)

Koordiniert vom Fraunhofer-IFF aus Magdeburg wollten Experten insbesondere die Produktion automatisieren, die Menschen gefährdet oder die monoton und anstrengend ist. Das sollen mobile Roboter übernehmen. Ersetzen sollen sie die Fachkräfte nicht, nur entlasten, In dem „Valeri“-Projekt haben die Forscher die technischen Voraussetzungen dafür geschaffen. Am Beispiel des Auftragens der Dichtmasse am Flugzeugrumpf und beim Prüfen von Bauteilen haben sie bewiesen, dass zukünftig Zäune und andere Schutzeinrichtungen aus den Produktionsstätten verschwinden können.

Großbauteile werden heute an einer feststehenden Fertigungszelle in der Produktion von Menschen bearbeitet. Über mehrere Tage montieren Arbeitskräfte die Bauteile in mehreren Schichten. Spezialisierte, stationäre Robotersysteme sind hier nicht wirtschaftlich. Das soll sich zukünftig ändern: Ein mobiler Roboter kann ähnliche Aufgaben an mehreren Arbeitsplätzen übernehmen. Deshalb benötigt das „Valeri“-System mehr Flexibilität im Vergleich zu traditionellen Industrierobotern.

Das Projekt hat sich auf drei exemplarische Aufgaben konzentriert: das Auftragen der Dichtmasse entlang einer Nut, das Kontrollieren und das Prüfen geflochtener CFK-Bauteile. Während die ersten zwei Anwendungen eng miteinander verbunden sind, hat das Konsortium eine dritte Anwendung ausgewählt, um die Flexibilität des Systems zu zeigen: Der Roboter kann Werkzeuge wechseln. Zu Beginn des Projekts hat Kuka einen Omnirob-Roboter angepasst, dass seine Reichweite für die vorgesehenen Aufgaben geeignet ist. Die Koordinierung dieses hyperredundanten Systems zur Abstimmung aller Bewegungen war notwendig, damit der Roboter sich intuitiv programmieren lässt. Forscher vom Fraunhofer IFF entwickelten taktile Sensoren und ein kamerabasiertes Arbeitsraumüberwachungssystem als Sicherheitstechnologien für die direkte Mensch-Roboter-Kollaboration. Die taktilen Sensoren erkennen Berührungen: Sobald eine biomechanische Belastungsgrenze erreicht wird, stoppt der Roboter. Zuvor ermittelten die Forscher maximal zulässige Geschwindigkeiten für den Roboter. Diese Daten sind für die weltweite Robotik sehr wichtig – sie helfen bei der Validierung kollaborierender Roboter mit Sicherheitsmaßnahmen zur Kraft-und-Leistungsbegrenzung. Außerdem können die taktilen Sensoren für die haptische Interaktion mit dem Roboter verwendet werden. bw

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