Mensch-Roboter-Kooperation Silia

Enge Interaktion

"Silia": Roboter und Werker rücken zusammen.

Die Erschließung der Potenziale der Mensch-Roboter-Kooperation in Montage und Produktion steht erst an ihrem Anfang. Das Fraunhofer IPA präsentiert einen leistungsfähigen Industrieroboter-Assistenten für den Mittelstand. Neben einer intelligenten Aufgabenplanung ist die Sicherheit ein wesentlicher Aspekt.

Mensch und Roboter rücken am Arbeitsplatz in der Produktion immer enger zusammen. Mit „Silia“, dem Industrieroboter-Assistenten für den Mittelstand, stellt das Fraunhofer IPA ein System für die sichere und effiziente Mensch-Roboter-Kooperation bei Montageaufgaben auf engstem Raum vor. Roboter und Werker können mit Silia ihre jeweiligen Stärken praktisch ohne Produktivitätseinbußen einbringen und im Zusammenwirken bessere Taktzeiten erreichen als bei rein manueller oder rein automatischer Fertigung – so formuliert Projektleiter Bernd Winkler die Ziele der gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Prozessrechentechnik, Automation und Robotik IPR entwickelten praxisnahen Pilot-Anordnung.

Die Kombination von reinem Roboter-, reinem Werkerarbeitsplatz und von Arbeitsbereichen, die beide parallel nutzen können, verlangt eine durchdachte Kombination von sicherer und nicht-sicherer Sensorik und Abgrenzung der Tätigkeitsbereiche. Leistungsfähige Kameratechnik hilft die Absichten und Bewegungen des menschlichen Werkers frühzeitig zu erkennen. Zertifizierbare „sichere“ Sensoren, etwa Lichtvorhänge mit Fingerschutz, die mit der wechselnden Position von Mensch und Roboter dynamisch und ohne Stillstand umschalten, sorgen für jederzeit ausreichenden Sicherheitsabstand.

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Gestaffelte Arbeitsgeschwindigkeit je nach Nähe

"Damit der Lichtvorhang näher als bisher üblich an den Werker heranrücken kann, sind die zulässigen Maximalgeschwindigkeiten des Roboters je nach Abstand vom Menschen gestaffelt", erläutert Bernd Winkler: "Je näher der Roboter dem Werker kommt, desto langsamer wird er, um rascher stoppen zu können; je weiter der Roboter vom Menschen entfernt ist, desto schneller darf er fahren, sodass die Arbeitsgeschwindigkeit nie über das notwendige Maß hinaus reduziert werden muss." Auswerte- und Steueralgorithmen stellen sicher, dass durch automatische, zeitoptimierte Bahnanpassung des Roboters sowie adaptive, vorausschauende Planung der Roboteraufgaben entsprechend der Absichten und Bewegungen des Werkers Arbeitsraum und Arbeitszeit bestmöglich ausgenutzt werden und der Roboter den gemeinsamen Arbeitsbereich schnellstmöglich freigibt, wenn der Mensch ihn benötigt.

Sensible Montagearbeiten wie der Zusammenbau von Autobatterien oder Kettensägen bieten für Silia viele Einsatzmöglichkeiten. "Aufgaben, bei denen zum Beispiel bei der Tischmontage von Elektrogeräten biegeschlaffe, vom Werker zu handhabende Teile mit festen Verschraubungen kombiniert werden, sind für die enge Mensch-Roboter-Kooperation besonders prädestiniert", konkretisiert Bernd Winkler. Auch eine Anordnung, in der mehrere menschliche Werker mit einem Roboter kooperieren, ist für den IPA-Ingenieur gut denkbar, ebenso die Anbindung an ein Fließband. pb

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