Hinter Schloss und Riegel und gefangen im virtuellen Käfig

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Überhaupt wird dem Manipulationsschutz stärker Rechnung getragen. ISO 14119 definiert das „Umgehen von Schutzeinrichtungen auf eine vernünftigerweise vorhersehbare Art“ und beschreibt ein Verfahren zur Bewertung möglicher Manipulationsanreize und gibt Hinweise auf geeignete Maßnahmen zur Erhöhung des Manipulationsschutzes.

Im Zuge dieser Maßnahmen werden auch verschiedene Codiervarianten beschrieben. Außerdem berücksichtigt die Norm neue Technologien, die etwa bei den eingangs beschriebenen elektronischen und elektromechanischen Sicherheitsschaltern und -zuhaltungen zum Einsatz kommen.

Besucher der Automatica werden vermutlich aber auch Roboter sehen, die direkt – ohne trennende Schutzeinrichtung – mit dem Bediener kooperieren. Damit fällt nicht nur der Schutzzaun, sondern ein eherner Grundsatz, der zum Beispiel in der Automobilindustrie über Jahrzehnte mit Nachdruck vermittelt wurde: dass Menschen und Roboter immer in separaten Bereichen arbeiten müssen und nie zusammenkommen dürfen.

Aus der Perspektive der Sicherheitstechnik geht damit eine Verlagerung von bisherigen Hardware-Funktionen – etwa einem Schutzzaun – in die Software einher. Es wird quasi ein „virtueller Arbeitsbereich“ gebildet: Der Roboter überwacht dabei selbsttätig seine Position und die Geschwindigkeit der Achsen. Sind die Kräfte und Geschwindigkeiten gering genug und bleiben alle Roboterachsen in ihrem virtuellen „Käfig“, dann kann ein Roboter in direkte Interaktion mit einem Menschen treten. Zum Beispiel hält der Roboter ein Teil fest, während ein Mensch das Teil bearbeitet. Oder der Roboter führt Bauteile zu, die bearbeitet werden sollen.

Derartige Mensch-Roboter-Kooperationen gibt es heute schon in der Praxis, und es wird sie künftig noch sehr viel häufiger geben. Sie werden von intensiver Forschung & Entwicklung auf dem Gebiet der Maschinen- und Robotersicherheit begleitet.

Die Schmersal-Gruppe hat in diesem Zusammenhang schon vor mehr als fünfzehn Jahren den „Esalan Safety Controller“ entwickelt. Diese Sicherheitssteuerung gewährleistet, dass sich der Roboter nur in einem vorgegebenen Arbeitsraum aufhält. Zu diesem Zweck werden im Safety Controller sogenannte „kartesische Nocken“ hinterlegt, die den virtuellen Arbeitsbereich begrenzen, in dem sich der Roboter oder das Werkzeug je nach Definition bewegen darf.

Alle Anforderungen der Maschinensicherheit werden erfüllt

Bezogen auf die Mensch-Roboter-Kooperation bietet diese Art des softwarebasierten Sicherheitssystems den Vorteil, dass Menschen in definierte Bereiche des Schutzfeldes eindringen dürfen. Dabei werden alle Anforderungen der Maschinensicherheit wie etwa sofortiges Stillsetzen im Gefahrenfall erfüllt.

Zugleich überwacht der Safety Controller zu jedem Zeitpunkt die Geschwindigkeit in Richtung der Begrenzung. Das heißt, dass die Geschwindigkeit immer nur so groß sein darf, dass der Roboter jederzeit abbremsen kann, ohne den erlaubten Bewegungsraum zu verlassen. Mit der Entwicklung des Safety Controllers wurden die Grundlagen für einige der Sicherheitskonzepte gelegt, die heute von namhaften Roboterherstellern genutzt werden.

Der Safety Controller gibt ein gutes Beispiel dafür, dass sich auch in der Maschinensicherheit Hardware-Funktionen zunehmend in die Software verlagern. Dies betrifft auch und gerade Serviceroboter, die schon per Definition nicht hinter einem Schutzzaun arbeiten können, weil sie ja dem Menschen im wahrsten Sinne des Wortes zur Hand gehen sollen. Was Schutzzauntechnik und die softwarebasierte Sicherheit angeht, zeigt die Automatica wegweisende technische Lösungen. MM

* Christian Heller ist Leiter Produktmanagement der K. A. Schmersal GmbH & Co. KG in 42279 Wuppertal.

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