Sichere Mensch-Roboter-Interaktion dank neuer Sensorik

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Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF

Projektion macht Sicherheitsbereiche für den Nutzer erkennbar

Für dynamisch veränderbare Produktionsumgebungen hat das Fraunhofer-IFF auf der Grundlage von Projektor- und Kameratechnik eine neuartige Arbeitsraumüberwachung entwickelt, die sich durch eine hohe Sicherheit, Verfügbarkeit, Flexibilität und Interaktionsmöglichkeiten auszeichnet. Eine Unterbrechung der Projektionsstrahlen wird durch eine schnelle und deterministische Verarbeitung der Kamerabilder zuverlässig erkannt. Im Falle einer Warn- oder Schutzraumverletzung erfolgt eine Reduzierung der Robotergeschwindigkeit oder die Einleitung eines Stoppvorgangs.

Neben Vorteilen im Vergleich zu rein kamerabasierten Techniken in Bezug auf Fremdlichteinflüsse und Hard Safety (zertifizierbare Technik) können Sicherheitsbereiche durch die Projektion sichtbar und somit jederzeit für den Nutzer erkennbar (Soft Safety) umgesetzt werden. Die geometrische Form der Sicherheitsbereiche ist dabei variabel. Es können beliebige Linien, Kreissegmente oder Muster erzeugt werden. Durch die Kombination mehrerer Projektoren und Kameras lässt sich auch die Größe des möglichen Überwachungsbereichs leicht einstellen.

Von klassischen Industrierobotern geht ein hohes Verletzungsrisiko aus

Neben der statischen Generierung der Schutzfelder ist auch eine dynamische Kopplung und Nachführung der Schutzfelder mit der Bewegung des Roboters möglich. Spezielle Verfahren zur Fremdlichtunterdrückung auf der Basis einer Lichtmodulation reduzieren die Einflüsse des Umgebungslichts. Durch die permanente Funktionsprüfung aller Komponenten wird ein Höchstmaß an Eigensicherheit erzielt.

Klassische Industrieroboter bestehen noch heute aus mechanisch steifen Gelenken und großzügig dimensionierten Antrieben zur Aufnahme hoher Traglasten bei hohen Genauigkeiten. Von diesen Robotern geht prinzipiell ein hohes Verletzungsrisiko für den Menschen aus, sobald er sich im Bewegungsraum des Roboters aufhält.

Für die sichere Mensch-Roboter-Interaktion werden daher zunehmend neue Kinematiken entwickelt, von denen maximal ein geringes oder tolerierbares Verletzungsrisiko ausgeht. Sie sind gekennzeichnet durch neue Kinematikstrukturen, innovativen Leichtbau, kraftbegrenzte oder nachgiebige Gelenkantriebe sowie kollisionsdämpfende Strukturen.

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