Industrierobotik

Sichere Mensch-Roboter-Kollaboration

Roboter als Assistenzsysteme in der Produktion sind eine Schlüsselkomponente der modernen Automatisierung. Ihre Aufgaben verrichten sie vermehrt in Zusammenarbeit mit und neben den Menschen. Deren Sicherheit ist dabei die oberste Maxime. Eine fundierte Sicherheitsanalyse ist daher das zentrale Thema im ROBOTICS Evaluation Lab der JOANNEUM RESEARCH.

Crash-Test: Im Prüflabor wird die Maschinensicherheit durch Risikoanalysen beurteilt und potenziell gefährlichen Kontaktsituationen evaluiert. 

 

Die Digitalisierung in der Produktion profitiert immens von der modernen Robotik. Diese vielseitig einsetzbaren Maschinen kommen nicht nur in eigenen, für Roboter reservierten Produktionsbereichen zum Einsatz, sondern operieren als „Cobots“ mit und neben den Arbeitskräften an einem geteilten Arbeitsplatz. Daher lässt sich ein ungewollter Kontakt von Mensch und Roboter nicht vollständig ausschließen. Wesentliche Stärken dieser neuen Robotergeneration sind die Präzision und Wiederholgenauigkeit für eine gleichbleibende Produktionsqualität sowie die kraftvolle Unterstützung des Personals. Ihre Überlegenheit in Gewicht und Kraft erfordert eine fundierte Beurteilung der Maschinensicherheit durch Risikoanalysen und eine gezielte Evaluierung von potenziell gefährlichen Kontaktsituationen.

Safety as a Service für Roboter

Das ROBOTICS Evaluation Lab (REL) ist ein speziell eingerichtetes Messlabor des Instituts ROBOTICS. „In diesem Labor werden Kontaktsituationen unter Berücksichtigung der potenziell betroffenen Körperregionen des Menschen, wie Hand, Arm, Fuß und Schulter, nachgestellt und anschließend durch biofidele Messungen bewertet“, so der Leiter des Prüflabors Michael Rathmair. Das Prüflabor unterstützt zudem die Wirtschaft und Industrie mit Dienstleistungen und Services: projektbegleitende Beratungsleistung, eigenständig durchgeführte Sicherheits- und Risikobeurteilungen sowie kompetenzsteigernde Weiterbildungen im Bereich der Robotersicherheit. Die Mitarbeit in nationalen und internationalen Normungsgremien, ermöglicht es den Expertinnen und Experten des Prüfteams, praxisrelevantes Know-how über die Entwicklung dieses Themenkomplexes am laufenden Stand zu halten und Trends aktiv mitzugestalten. Michael Rathmair zu den angebotenen Sicherheitsanalysen, den „Safety Services“: „Wir bieten maßgeschneiderte und praxisorientierte Dienstleistungspakete unter dem Motto ‚Safety as a Service‘ für den gesamten Entwurfs- und Lebenszyklus von Roboteranlagen anbieten.“ 

Erstes akkreditiertes Roboter-Prüflabor

Die tatsächliche Abschätzung der Gefährdungssituation erfordert „Crash-Tests“ mit Robotern, um die Konformität der Sicherheitsmaßnahmen messtechnisch evaluieren zu können. Das ROBOTICS Evaluation Lab erlangte als erste und einzige Prüfstelle in Europa die Akkreditierung für die Ermittlung von biomechanischen Kraftbelastungen und deren Konformitätsbewertung nach ISO/TS 15066. Der gesamte Prüfprozess wird unter strengen qualitätssichernden Maßnahmen nach ISO/IEC-17025 metrologisch rückführbar durchgeführt. Das ist die Grundvoraussetzung für den Einsatz kollaborativer Roboteranwendungen in Wirtschaft und Industrie. „Unsere Prüftechnikerinnen und -techniker übernehmen europaweit eine Vorreiterrolle mit ihren Kenntnissen in der Durchführung dieser Sicherheitsevaluierungen“, zeigt sich Rathmair überzeugt. 

White Paper zum Thema

Michael Hofbaur, Leiter des Instituts ROBOTICS, betont: „Die Akkreditierung bescheinigt unseren sehr hohen Qualitätsstandard und ermöglicht uns, als Prüfstelle professionell und als vertrauensvoller neutraler Partner aufzutreten.“ Die Expertinnen und Experten von ROBOTICS unterstützen nicht nur mit der abschließenden Sicherheitsprüfung durch das ROBOTICS Evaluation Lab, sondern stehen auch für Know-how-Transfer, Machbarkeitsstudien, die Realisierung von innovativen roboterbasierten Automatisierungslösungen und die Schulung und Kompetenzentwicklung von Sicherheitsbeauftragten und Systementwicklern der Industriepartner zur Verfügung. 

Hands-on-Area als rapid-prototyping Modellfabrik und Testlabor für Roboter

Die Expertinnen und Experten des Instituts ROBOTICS beschäftigen sich nicht nur mit Sicherheitsfragen. Herzstück im über 500 m² großen Laborbereich ist die Hands-on-Area für die roboterbasierte Produktion. Industrieunternehmen können hier nachstellen, womit die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in der Fertigung und Produktionsplanung täglich konfrontiert sind. „Die Hands-on-Area ist wie ein flexibles Werkzeug zu verstehen. Die vier Stationen können an die Anforderungen des Kunden individuell angepasst werden“, erklärt Hofbaur. Die Integration mobiler Manipulation in der Montage und Intralogistik ist eine der Möglichkeiten, die die Hands-on-Area bietet. Es gibt zudem zwei Förderbänder, um Taktzeiten für Pick-and-Place zu testen. Genauso können spezifische Anbindungen an die Intralogistik der Unternehmen bereitgestellt und aufgebaut werden. Außerdem gibt es unzählige Möglichkeiten von Aufbauten mit unterschiedlichsten Robotern und deren Werkzeugen. „Wir unterstützen produzierende Unternehmen und Dienstleister dabei, ihre Arbeits- und Produktionsprozesse zu revolutionieren und optimieren. Im Angebot sind, neben der Möglichkeit ‚Hands-on‘ kundenspezifische Aufgabenstellungen zu testen, auch individuelle ‚Hands-on‘ Trainingspakete zu den Themenbereichen Sicherheitstechnik, Robotersensorik, Greiftechnik, Roboterprogrammierung und Software-Engineering für die unterschiedlichsten Robotersysteme – egal ob in klassischer industrieller oder kollaborativer Anwendung.“ Gearbeitet wird mit namhaften Firmen der Autoindustrie, dem Elektronikbereich, der Nahrungsmittelproduktion, der Stahlerzeugung sowie Pharmakonzernen. 

JOANNEUM RESEARCH, Klagenfurt, Institut ROBOTICS, Labor Roboter © Manuela Schwarzl/JOANNEUM_RESEARCH

Ausprobieren erwünscht: Blick in die Hands-on-Area für die roboterbasierte Produktion.

Lösungen für Abläufe, die täglich im Industriebereich benötigt werden und daher automatisiert werden sollen, werden gemeinsam mit den Expertinnen und Experten vor Ort entwickelt. „Wir agieren als Mittler zwischen den Anforderungen der Industrie und technischen Lösungen. Wir wissen, was innerhalb der Robotik, Greiftechnik, Kinematik, Programmierung und in der Künstlichen Intelligenz möglich ist und wo einstweilen noch weitere technologische Entwicklungsschritte nötig sind, bevor eine Technologie in der Industrie angewendet werden kann“, erklärt Michael Hofbaur. 

Gleichzeitig ist dieser Bereich für Produktions- und Automatisierungstechniker als „Denkraum“ zu sehen, als ein Ort, an dem es möglich ist, neue Ideen und Überlegungen auszutesten und somit Innovationen voranzutreiben. Hier können unterschiedlichste Systeme wie Leichtbauroboter, Industrieroboter, Manipulatoren, Automated Guided Vehicles (AGV), Greifer, Vision Lösungen und Sicherheitseinrichtungen von unterschiedlichsten Herstellern angewandt werden, um eindeutige Kenntnisse der Fähigkeiten und Limitationen der eingesetzten Kerntechnologien zu erlangen. 

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