MRK in der Aus- und Weiterbildung

Virtuelle Schulung für die Mensch-Roboter-Kollaboration

MRK in der Aus- und Weiterbildung. Die Universität Bremen entwickelt eine virtuelle Schulungsumgebung, die ein hautnahes Erleben der mit Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) verbundenen Potentiale und Herausforderungen an den Aus- und Weiterbildungsstandorten ermöglicht.

Virtuelle Schulungsumgebung zur Mensch-Roboter-Kollaboration. © bime

Trotz der zunehmenden Bedeutung von Mensch-Roboter Kollaboration (MRK) in der Industrie, findet die Thematik bislang kaum Berücksichtigung in der Aus- und Weiterbildung. Insbesondere Themen wie Arbeitssicherheit und Gestaltung einer MRK haben in der Praxis eine hohe Relevanz. Aber für einen Großteil der Auszubildenden wird das Thema MRK eine große Bedeutung für ihr zukünftiges Berufsleben haben. Dass die Thematik nicht Bestandteil der Ausbildung ist, liegt zum einen an fehlenden Lehrmaterialien, aber auch an den hohen Kosten für die Beschaffung entsprechender Roboter. Das Bremer Institut für Strukturmechanik und Produktionsanlagen (bime) entwickelt deshalb gemeinsam mit dem Institut Technik und Bildung (ITB) eine virtuelle Schulungsumgebung, um diese Themen in der beruflichen Aus- und Weiterbildung zu verankern.

Eine virtuelle Schulungsumgebung bietet für die Berufsschulen und Ausbildungswerkstätten den Vorteil, dass mit verhältnismäßig wenig Aufwand ein Training im Produktionsumfeld durchgeführt werden kann. Im Vergleich zur Beschaffung kollaborativer Roboter, können diese in der virtuellen Umgebung zudem einfach mit neuen Modulen oder zusätzlichen Modellen erweitert werden. Dies ermöglicht ein Training mit einer Vielzahl an Modellen verschiedener Hersteller. Zur Umsetzung des Projektes kooperieren das bime und das ITB mit dem Unternehmen Salt and Pepper Software, das an der Umsetzung der virtuellen Schulungsumgebung beteiligt ist.

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Mit der am bime gestalteten Schulungsumgebung werden besonders die Herausforderungen hinsichtlich der Arbeitssicherheit, der Optimierung von Arbeitsprozessen und der ökonomischen Evaluation aufgegriffen. In anderen Forschungsprojekten hat sich gezeigt, dass dieses die größten Herausforderungen bei der Implementierung von MRK in den Produktionsprozess darstellen. Zur Ausgestaltung der virtuellen Schulungsumgebung werden verschiedene Lernaufgaben konzipiert. Diese können individuell an das Leistungsniveau der Auszubildenden angepasst werden. Die Basis für diese Lernaufgaben bilden reale Arbeitsprozesse aus dem Bereich der MRK. Sie wurden bei verschiedenen assoziierten Partnerunternehmen aufgenommen und um zukünftige Prozesse aus dem Bereich der Forschung ergänzt. Auf Grundlage der Lernaufgaben in Kombination mit den praxisorientierten Arbeitsprozessen entstehen Lern- und Arbeitsaufgaben. Diese kombinieren die Vermittlung der Theorie mit den Arbeitsprozessen und eignen sich daher für die im Berufsschulunterricht angestrebte Prozessorientierung.

Eine virtuelle Schulungsumgebung bietet den Vorteil, dass mit wenig Aufwand ein Training im Produktionsumfeld durchgeführt werden kann.

Häufiger Nachteil bei rein virtuellen Umgebungen im Bereich MRK ist das fehlende haptische Feedback und damit die tastende Wahrnehmung. Durch eine Integration von haptischem Feedback in die Anwendung, erhöht sich der Nutzen von virtuellen Aus- und Weiterbildungskonzepten. Im Bereich der Medizin wurden hierzu bereits zahlreiche Untersuchungen durchgeführt. Sie führten zum Ergebnis, dass insbesondere beim Trainieren chirurgischer Eingriffe, das haptische Feedback den Lernerfolg erhöht. Die Einbindung eines solchen Feedbacks in eine virtuelle Schulungsumgebung ist möglich, erfordert aber zum Teil einen hohen Aufwand. Es ist daher notwendig für jedes Lernszenario eine individuelle Abwägung zwischen Aufwand und Nutzen durchzuführen.

Das Ziel weiterführender Untersuchungen ist es daher zu erforschen, in welcher Lernsituation und bei welcher Personengruppe die Integration eines haptischen Feedbacks den Lernerfolg deutlich erhöht. Die gewonnenen Erkenntnisse werden zur Ausgestaltung der Lernsoftware genutzt und in umfangreichen Evaluierungsvorhaben erprobt. Ein erster Prototyp der virtuellen Schulungsumgebung wird bereits im Sommer 2020 dem Projektkonsortium vorgestellt und soll anschließend auf der Messe automatica mit interessiertem Fachpublikum diskutiert werden. Gefördert wird das Vorhaben durch das BMBF im Rahmen der Förderlinie „Virtuelle und Erweiterte Realität (VR/AR) in der beruflichen Bildung“ mit dem Förderkennzeichen 01PV18009A. T. Sievers/as

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