Forschungsprojekt: Kollaboration zwischen Mensch und Roboter
Wir entwickeln mit unseren Kunden hocheffiziente Montage- und Produktionsanlagen. Unsere Kunden wollen individualisierte Produkte zu denselben Kosten wie standardisierte Massenware herstellen. Die Qualitätsansprüche und Stückzahlen fordern zunehmend Montagesysteme, die neben automatisierten Prozessabfolgen eine flexible Produktionsplanung ermöglichen.
Mit den Anforderungen unserer Kunden wird der Grad der Automatisierung bestimmt. Hier entsteht der Ansatz eines hybriden Montagesystems, bei dem die Fähigkeiten des Menschen und eines Roboters vereint werden. Der Mensch besitzt eine hohe Anpassungsfähigkeit bei der Handhabung unterschiedlicher Strukturen (z.B. biegeschlaffe oder flexible Teile). Er kann vorausschauend Denken und Handeln. Der Roboter arbeitet wiederholgenau, präzise und ausdauernd. Die Auswahl an kollaborierenden Robotern ist groß. Durch die Kraftüberwachung wird der kollaborierende Roboter erst bei Kontakt (Kollision) angehalten. Dies ist bei Handhabung spitzer oder scharfer Greifobjekte und bei Scherkanten nachteilig. Die Effizienz eines Montagesystems mit kollaborierenden Robotern ist geringer als bei herkömmlichen Industrie-Robotern.
Im Forschungsprojekt KOMERO wird mit den Partner KOMOS GmbH, Fraunhofer IOF und LUCAS instruments GmbH ein hybrides Montagesystem anhand einer konkreten Montageaufgabe entwickelt. Hierbei arbeiten Mensch und Industrie-Roboter in einem gemeinsamen Arbeitsraum zusammen. Eine Kollaboration zwischen Mensch und Industrie-Roboter bedarf einer neuartigen Überwachungs- und Sicherheitstechnik. Eine Kollision zwischen Mensch und Industrie-Roboter soll verhindert werden, in dem um den Menschen bzw. dessen Hand eine Sicherheitszone aufgespannt wird. Die auf dem Markt verfügbare Technik für eine Kollaboration eignet sich aktuell nicht. Das Fraunhofer IOF entwickelt zusammen mit der Fa. LUCAS ein Kamerasystem, welches den Kollaborationsraum von Mensch und Roboter aus verschiedenen Blickwinkeln überwacht. Das Kamerasystem gibt den gemessenen Abstand zwischen Mensch (Hand) und Roboter an die Sicherheitssteuerung der Anlage. Ist der Abstand zwischen der Sicherheitszone der Hand und dem Roboter zu klein, wird der Roboter angehalten.
Mit dem gemessenen Abstand wird dem Roboter eine sicher überwachte Geschwindigkeit vorgegeben. Diese kann 0 (Abstand zu klein) bis 500mm/s betragen. Durch dieses Sicherheitskonzept ist ein gemeinsames Arbeiten von Mensch und Industrie-Roboter in einem Arbeitsraum möglich.
Der Mensch ergänzt die Tätigkeiten des Roboters bei der Montage. Der Roboter übernimmt die aufwändigen und Präzision erfordernden Montageaufgaben. Durch den gemeinsamen Arbeitsraum wird wertvoller Platz bei Kunden gewonnen. Die sonst notwendigen und raumintensiven Zuführungen und Ausschleusungen können platzsparend angeordnet werden.
In dem Forschungsprojekt konnte gezeigt werden, dass das neuartige Kamerasystem den Abstand zwischen Mensch und Roboter misst. Der Roboter reagiert auf die sich verändernden Abstände mit wechselnden Geschwindigkeiten. Mit dieser Technik ist eine engere Zusammenarbeit zwischen einem effizienten Industrie-Roboter und dem Menschen möglich.
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