Computer-Aided Safety – mehr Sicherheit für Assistenzroboter

Wir sorgen für einen sicheren Einsatz von Cobots

Kollaborative Roboter – sogenannte Cobots – sind aus der modernen Arbeitswelt nicht mehr wegzudenken. Ihre besondere Stärke liegt primär in der Unterstützung bei manuellen Tätigkeiten, die vor allem Ausdauer und Präzision erfordern. Cobots sind leichter als ihre Kollegen, die Industrieroboter, und lassen sich sehr einfach programmieren. Ihre zumeist sanft geschwungene Oberfläche ist frei von scharfen und spitzen Konturen. Integrierte Sicherheitsfunktionen befähigen Cobots dazu auf Kollisionen mit Menschen zu reagieren. Dank ihrer Sicherheitsfunktionen und menschzentrierten Gestaltung lassen sie sich im direkten Umfeld von Menschen sicher einsetzen.

Abhängig von der Verwendung eines Cobots sind spezifische Sicherheitsmaßnahmen zu treffen, die sich auf die Effizienz der Applikation auswirken. Unsere Tools und Sicherheitsstrategien für die Risikobewertung und Validierung helfen Ihnen dabei, Cobots profitabel und sicher in Ihre Projekte einzusetzen.

Unsere Tools, Technologien und Leistungen aus dem Bereich Computer-Aided Safety unterstützen Sie bei folgenden Themen:

• Zuverlässige Planung und Auslegung von sicheren und effizienten MRK-Applikationen mit marktgebräuchlicher Simulationssoftware (z. B. Visual Components)
• Virtuelle Sicherheitsabnahme (Kollisionsmessung ohne Messgerät, direkt auf der Robotersteuerung)
• Digitale Risikobeurteilung und Wirtschaftlichkeitsbewertung Ihrer MRK-Applikation vor der Anschaffung und Implementierung des Robotersystems

Sicheres kollaboratives Arbeitsumfeld für Roboter und Menschen

Um die Sicherheit von Mitarbeiter:innen im Umfeld von Robotern zu gewährleisten, werden verschiedene Schutzmaßnahmen, wie Umzäunungen, Schutztüren, Not-Aus, kombiniert, um den Roboter bei Eintritt von Personen in den Gefahrenraum stillzusetzen. Cobots wiederum sind für kollaborative Aufgaben ausgelegt, bei denen Mensch und Roboter gleichzeitig und gemeinsam an einer Aufgabe arbeiten – ohne trennende Schutzeinrichtungen.

Da auch bei Cobots das gesundheitliche Risiko durch Kollisionen besteht, sind die für sie geltenden Sicherheitsanforderungen ungleich komplexer. Cobots müssen z. B. dynamische Abstände oder biomechanische Grenzwerte im Falle einer Berührung einhalten. Gefragt sind leistungsfähige Planungslösungen für die Mensch-Roboter-Kollaboration, welche wirtschaftliche Kenngrößen (wie z. B. Taktzeiten oder Platzbedarf) mit den Sicherheitsanforderungen optimal austarieren.

Mit Computer-Aided-Safety stellen wir Ihnen Lösungen für Cobots und Assistenzroboter zur Verfügung, die die Komplexität von Sicherheitsfragen stark vereinfachen. Unsere digitalen Methoden und Tools erleichtern das Engineering von sicheren und wirtschaftlichen Applikationen mit Mensch-Roboter-Kollaboration deutlich. Unser Ansatz ist die vollständige Digitalisierung und Automatisierung der Schritte, die bei kollaborativen Robotersystemen für eine CE-Sicherheitszertifizierung nach Maßstäben der Europäischen Maschinenrichtlinie vorgeschrieben sind.

Digitale Risikobeurteilung für Assistenzroboter und Cobot

Für die Sicherheit von Robotern gelten die europäischen Normen DIN EN ISO 10218-1 und -2, ergänzt durch die technische Spezifikation ISO/TS 15066 für kollaborierende Roboter.

Mit unseren Methoden und Modellen ist es bereits heute möglich, die Effizienz einer MRK-Applikation ab dem ersten Planungsschritt mit den Sicherheitsanforderungen aus den relevanten Normen optimal abzustimmen. Mittelfristig werden unsere Methoden auch bei der Sicherheitsabnahme von kollaborativen Robotern unterstützen. Verletzungsrisiken durch Kollisionen lassen sich künftig durch Simulationen statt Messungen bewerten.

Von besonderer Relevanz ist unser Simulationsansatz für Cobots mit künstlicher Intelligenz (KI), die ihre Bewegungen eigenständig planen. Hier sind die genauen Bewegungsabläufe des Cobots nicht im Vorfeld vom Bedienpersonal programmiert und somit völlig unbekannt. Das gilt auch für mögliche Kollisionsgefahren. In Simulationen können die KI-generierten Roboter-Bewegungen hinsichtlich ihrer Verletzungsrisiken bewertet werden, bevor der Roboter sie ausführt.

Derzeit forscht das Fraunhofer IFF an einer Technologie für die vollautomatische und rechtskonforme Absicherung von Cobots an. Damit wird ihre Sicherheit noch einfacher als ihre Programmierung.

Unser Beitrag zur internationalen Normung: Technische Regeln für Cobots

Wir gestalten aktiv Normen, Richtlinien und Verfahren zur sicheren Mensch-Roboter-Kollaboration. Die Kräfte und Drücke, die bei einem möglichen Kontakt zwischen Mensch und Robotersystem maximal auftreten dürfen, haben wir gemeinsam mit der DGUV, der BGHM und dem IFA in weltweit einmaligen Probandenstudien empirisch ermittelt. Die dabei entstandenen biomechanischen Grenzwerte wurden an die internationale Normenorganisation ISO übergeben und sollen baldmöglichst in die Neufassung von ISO 10218-2 einfließen. Außerdem haben wir zusammen mit internationalen Experten eine weltweit einheitliche Vorgehensweise entwickelt, mit der Kräfte und Drücke an Cobots gemessen werden können. Die Mitglieder von ISO stimmen derzeit darüber ab, ob die neuentwickelte Vorgehensweise als offizieller Standard (ISO/PAS 5672) veröffentlicht wird.