Arbeitssicherheit bei der Mensch-Maschine-Kollaboration

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Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

Elkmann und sein Team arbeiten aktuell an Studien, um die Grenzwerte von Schmerz- und Verletzungseintritt mit Probandenversuchen zu ermitteln. Die zuständige Ethik-Kommission hat die Versuche, die unter größter Sorgfalt erfolgen und Verletzungen der Probanden ausschließen, zugestimmt. „Die Einflussfaktoren für Schmerz- und Verletzungseintritt sind vielfältiger als man zunächst meint: handelt es sich zum Beispiel um eine klemmende Kollision oder eine freie Kollision, bei der das Körperteil nur berührt wird, aber ausweichen kann?“ Es macht einen großen Unterschied, wo der Mensch berührt wird und welche Kollisionsgeometrie und -fläche mit dem Menschen kollidiert. Zudem sei es wichtig, dass bei der Risikobetrachtung nicht nur der Roboter, sondern die komplette Applikation hinsichtlich ihrer Gefahrenpotentiale betrachtet wird. „Der zertifizierte Roboter oder die sichere Sensorik reichen in der Regel nicht aus, um MRK-Applikationen gemäß der Norm umzusetzen. Zertifizierte Roboter und Robotersteuerungen sowie sichere Sensoren sind aber die Voraussetzung für MRK Anwendungen. Mit den ersten zertifizierten Anwendungen wird sich vieles klären“, ist Elkmann zuversichtlich.

Arbeitsschutz-Schulungen für den Umgang mit Robotern sind nötig

Eine Vielzahl an MRK-Applikationen kann bereits mit den heute verfügbaren Technologien und Systemen umgesetzt werden, dennoch ist das Potenzial noch nicht ausgeschöpft: Weiterentwicklungen an Robotern können zukünftig helfen menschliche Kollegen zu schützen. „Für den Fall des gemeinsamen Arbeitsraums gibt eine Vielzahl an möglichen Verbesserungen: das Roboterdesign ohne Klemmstellen und ungünstige Kollisionsgeometrien, gegebenenfalls auch mit Dämpfungsmaterialien, Sensoren, die Berührungen oder die Annäherung des Menschen an den Roboter erkennen und die Robotergeschwindigkeit reduzieren oder den Roboter stoppen“, formuliert Elkmann die Herausforderungen der Zukunft. Beispielsweise forscht man am Fraunhofer IFF an einer taktilen Sensorik mit der jeder Robotertyp komplett umhüllt werden kann und somit Kollisionen zuverlässig erkennt und den Roboter sofort stillsetzt. „Solche Technologien ermöglichen völlig neue MRK-Applikationen. Aber auch Fragen bezüglich der Ergonomie werden entscheidend für die Akzeptanz von MRK sein: Welche Bewegungen führt der Roboter wie schnell aus und sind diese für den Mitarbeiter vorhersehbar?“ erklärt Elkmann.

Neben den Weiterentwicklungen am Robotersystem sollten auch die menschlichen Kollegen im Umgang mit den technischen Kollegen geschult werden. Was darf der Mensch, was darf er nicht, was gilt es zu beachten? Elkmann sagt:„Das grundsätzlich vorhandene Gefahrenpotential durch den Roboter muss bewusst gemacht werden. MRK ist gefahrenlos möglich, wenn die Applikationen umfassend geplant und die notwendigen Sicherheitsmaßnahmen umgesetzt werden.“ Elkmann zeigt aber auch die Grenzen auf:„Es wird aber nicht in jedem Fall MRK möglich sein: die Applikation mit einem Roboter mit hohen Traglasten, der prozessbedingt mit hohen Geschwindigkeiten verfahren muss, ist natürlich ungeeignet für MRK. Insbesondere dann, wenn der Werker sich zudem in dessen Arbeitsraum bewegen soll.“ Es sei einiges möglich, aber eben nicht alles. Roboter mit hohen Traglasten, die mit geringeren Geschwindigkeit verfahren, können ausgestattet mit den notwendigen Sensorsystemen ohne Schutzzaun zum Einsatz kommen. „Auch der Mensch kann sich dann in diesem Arbeitsraum bewegen, wenn der Roboter beispielsweise mit Sensoren zur Annäherungs- oder Kollisionserkennung ausgestattet ist.“

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