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Forschungsprojekt Claxon

Mensch-Roboter-Kollaboration – Neue Perspektive der industriellen Robotik

| Autor / Redakteur: An Jacobs / Andrea Gillhuber

Der Cobot „Walt“ kam im Zuge des Imec-Projekts Claxon bei Audi in Brüssel zum Einsatz.
Der Cobot „Walt“ kam im Zuge des Imec-Projekts Claxon bei Audi in Brüssel zum Einsatz. (Bild: Imec)

In der zukünftigen Mensch-Roboter-Kollaboration gilt es noch viele Aspekte zu klären, zum Beispiel Sicherheitsanforderungen an die Roboter. Das Imec betrachtet dieses Thema der industriellen Robotik einmal aus einem anderen Blickwinkel.

Kürzlich hat das Imec die Ergebnisse des Projekts „Claxon“ bei Audi in Brüssel präsentiert. Claxon sollte untersuchen, wie menschliche Operatoren mit der neuesten Generation der industriellen Roboter kollaborieren können – in einer gemeinsamen Arbeitsumgebung, ohne die üblichen Sicherheitsgitter. Primär ging es dabei um eine Reihe von technischen Aspekten – etwa die Sicherheitsanforderungen, die Roboter erfüllen müssen, um mit menschlichen Arbeitern zu kooperieren, ohne dabei an Genauigkeit zu einzubüßen. Doch was dieses Projekt wirklich einmalig macht, ist seine Fokussierung auf die menschliche Seite des Themas industrielle Robotik: Wie weit wollen die Menschen von den Robotern unterstützt werden? Und was ist der beste Weg, diesen Ansatz weiterzuverfolgen?

Die Zukunft der Mensch-Roboter-Kollaboration in der industriellen Robotik

Als Forschungskoordinatorin von Claxon haben meine Kolleginnen aus dem Living Lab, Shirley Elprama und Charlotte Jewell (ebenfalls im Imec VUB tätig), und ich uns darüber in den letzten Monaten eingehend mit den Mitarbeitern bei Audi Brüssel unterhalten. In diesem Beitrag wird die Vision von An Jacobs über die Zukunft der industriellen Robotik vorgestellt – eine Zukunft, in der die Roboter vor allem dazu dienen, ihre menschlichen Kollegen zu unterstützen, statt sie zu ersetzen. Daneben die Frage angesprochen, wie wahrscheinlich es ist, dass unter unseren zukünftigen Arbeitskollegen humanoide Roboter sind.

Walt, der „Cobot“ bei Audi in Brüssel

Roboter werden seit den 70er-Jahren in allen Branchen der Schwerindustrie eingesetzt. Wir kennen alle die Bilder von äußerst leistungsfähigen Roboterarmen in der Automobilfertigung, wie sie von links nach rechts schwenken und scheinbar mühelos die schwersten Komponenten heben und bewegen. Genau wegen dieser Kraftausübung werden diese Roboter sorgfältig von den Menschen in ihrer Umgebung abgeschirmt.

Doch wie würden unsere Fabriken aussehen, wenn industrielle Roboter und menschliche Arbeitskräfte enger interagieren? Das wäre ein Szenario, in dem die Flexibilität und Problemlösungsfähigkeit menschlicher Arbeiter mit der Kraft und der Präzision der Roboter kombiniert ist. Genau das war die Problemstellung, die dem Imec-Projekt Claxon zu Grunde liegt.

An Jacobs umreißt diesen Ansatz wie folgt: „Um ein solches Szenario in die Realität umzusetzen, muss man von der neuesten Generation der industriellen Roboter Gebrauch machen. Sie gelten bereits als ‚kollaborative Roboter’ oder ‚Cobots’. Und sie sind nicht länger in einem Stahlkäfig eingesperrt. In den letzten zwei Jahren haben wir zusammen mit unseren Partnern im Claxon-Projekt die technischen Voraussetzungen untersucht, die ein Cobot erfüllen muss, um sicher mit Menschen zu interagieren – ohne Einbußen an seiner Genauigkeit. Ein Beispiel: Indem wir die rotierenden Arme eines Cobots mit Federn ausrüsten, können wir verhindern, dass ein Cobot einen menschlichen Arbeitskollegen bei einem zufälligen Zusammenstoß verletzt. Diese Umrüstung beeinflusst allerdings den Grad der Genauigkeit des Cobots. Also haben wir eine neue Software entwickelt, die die Sicherheit des menschlichen Operators gewährleistet und dabei gleichzeitig die Genauigkeit der Cobots um 60 % erhöht. Die Kombination von Sicherheit und Genauigkeit ist aber nur einer der relevanten Aspekte im Claxon-Projekt. Die Erprobung neuer Arten des Wissenstranfers und neuer Modalitäten der Kommunikation zwischen Menschen und Cobots waren ebenfalls wichtige Zielsetzungen des Projekts.”

Dabei verweist An Jacobs auf die spezifische Claxon-Technologie, die es den Operatoren ermöglicht, den Cobots eine komplexe Aufgabe vorzuführen – und anschließend wird diese Aufgabe in flexibler Weise vom Cobot übernommen. Außerdem hat das Projekt auch den Einsatz der menschlichen Gestik bei der Kommunikation mit den Robotern untersucht.

Alle diese Vorgehensweisen wurden im Lauf des Projekts in einer Living-Lab-Forschungsumgebung eingehend getestet, wobei genuine Cobot-Prototypen zusammen mit menschlichen Operatoren in einer realitätsnahen Fertigungsumgebung involviert waren. Das Ergebnis spricht für sich: Mit „Walt“, einem voll funktionsfähigen Cobot, stand bei der Audi-Fertigung in Brüssel ein Roboter bereit, der effizient mit seinen menschlichen Arbeitskollegen kollaboriert und seine Instruktionen von ihnen per Gestensteuerung bezieht.

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