Forschung und Entwicklung im Geschäftsfeld Robotersysteme

Industrieroboter mit Annäherungsdetektion für sichere Mensch-Roboter-Kollaboration

Industrieroboter zeichnen sich vor allem durch hohe Traglasten und Reichweiten, Präzision und Robustheit aus. In der Produktion besteht großer Bedarf am Einsatz von Robotern mit hoher Traglast für die Mensch-Roboter-Kollaboration. Das Gefährdungspotential für den Menschen im Fall einer Kollision ist naturgemäß größer als bei Kleinrobotern. Für den Einsatz von Robotern mit hoher Traglast in direkter Umgebung zum Menschen werden daher intelligente Sensorsysteme wie kapazitive Sensoren zur Annäherungsdetektion benötigt. Das Fraunhofer IFF hat am Beispiel eines ABB IRB4600 - einem Industrieroboter der mittleren Leistungsklasse mit 60 Kilogramm Handhabungsgewicht – den Einsatz solcher kapazitiver Sensoren demonstriert.

Aufgrund der hohen Kräfte und Nachlaufwege des Roboters ist eine Kollisionserkennung mit Hilfe einer taktilen Haut zur Berührungserkennung oftmals allein nicht ausreichend, um Verletzungen auszuschließen. Daher wurde ein hybrides Sensorsystem entwickelt, welches zusätzlich zur Taktilsensorik örtlich verteilte kapazitive Sensoren für eine Annäherungserkennung nutzt. Somit ist es möglich, frühzeitig die Anwesenheit eines Menschen zu erkennen und die Roboterbewegung zu stoppen oder zumindest zu verlangsamen, bevor es zu einer Kollision kommt. Die Detektionsreichweite beträgt 10 bis 15 Zentimeter beim Annähern einer Hand – im Fall von größeren Körperpartien wie Kopf oder Torso ist sie noch höher. Die Nutzung mehrerer verteilter Sensoren erlaubt zudem die Lokalisierung der Annäherungsposition, so dass auch intelligente Ausweichbewegungen möglich sind.

In der Demoapplikation wurde das hybride Sensorsystem auf den Achsen 3 bis 6 realisiert. Es ist auch die Absicherung des gesamten Roboters möglich, denn das hybride Sensorsystem lässt sich an nahezu alle möglichen Geometrien anpassen.