Sichere Mensch-Roboter-Interaktion dank neuer Sensorik

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Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

Sensorische Kollisionserkennung und Arbeitsraumüberwachung

Die sichere Mensch-Roboter-Interaktion erfordert die lückenlose Überwachung von kollaborierenden Arbeitsräumen zum Schutz des Menschen vor Gefahren. Das Fraunhofer-IFF hat zwei Schlüsseltechniken für die Erkennung von Kollisionen sowie für die Arbeitsraumüberwachung entwickelt. Das taktile Sensorsystem ermöglicht die sichere und ortsaufgelöste Kollisionserkennung an Robotern, unabhängig von deren Größe und Gestaltung.

Die Sensorik lässt sich genau an jede beliebige Form anpassen und sorgt somit für eine lückenlose Umhüllung der jeweiligen Maschine. Es können Roboter, Maschinen und Assistenzsysteme in der Produktion, aber auch in der Medizintechnik und im Pflege- und Heimbereich mit dem berührungssensitiven Sensorsystem ausgestattet werden.

Zusätzlich kann das taktile Sensorsystem als intuitiv bedienbares Interfacesystem genutzt werden. Die Basis des taktilen Sensorsystems bildet ein leitfähiges Elastomer, das unter Druckbelastung seine Leitfähigkeit ändert. Die Sensorzellen weisen im unbelasteten Zustand einen definierten Wert auf. Abweichungen von diesem Wert sind ein Maß für die auf den Sensor wirkende Kraft. Zusätzlich können durch das Ruhestromprinzip Fehler im Bereich des Messaufnehmers zuverlässig erkannt werden. Die so erzielte Eigensicherheit ist eine wichtige Grundlage für den Einsatz als Sicherheitssensor.

IFF ergänzt taktile Sensorik um kapazitive Sensorik zur Annäherungsdetektion

Eine wesentliche Besonderheit des taktilen Sensorsystems ist die Möglichkeit zur Integration applikationsspezifischer und energieabsorbierender Dämpfungsschichten. Dies ermöglicht in bestimmten Grenzen die Kompensation des Nachlaufweges eines bremsenden Roboters, ohne den Menschen mit hohen Kraftspitzen zu belasten. Entscheidende Faktoren bei der Auslegung der Dämpfungsschichten sind die Geschwindigkeit, die Geometrie und die Nachlaufwege des Roboters sowie die Reaktionszeit des Sicherheitskreises.

Derzeit wird die taktile Sensorik am IFF um kapazitive Sensorik zur Annäherungsdetektion ergänzt und somit zu einem hybriden Sicherheitssystem weiterentwickelt. Ein mit dem hybriden Sicherheitssystem ausgestatteter Roboter detektiert Personen und Objekte in einem Abstand von 20 cm und kann die Reduzierung der Geschwindigkeit einleiten.

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