MRK ist nicht gleich MRK

Bei der Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) arbeiten Mensch und Roboter ohne Schutzzaun direkt zusammen. Dies eröffnet riesige Potenziale. MRK ist aber nicht gleich MRK. Es gibt vier mögliche Szenarien, wie Mensch und Roboter wirkungsvoll zusammen arbeiten können. Damit gibt es für jede Anforderung die passende MRK-Anwendung. Immer Mittelpunkt: Die Sicherheit der Mitarbeiter.

  1. Überwachter Halt

Der Schutzzaun wird überflüssig, da der Roboter sofort stoppt, sobald der Mensch den Kollaborationsraum betritt. Damit das funktioniert, ist ein Sicherheitssensor verbaut. Er sorgt für die Kollisionsvermeidung. In diesem Fall löst er den sicheren Halt des Roboters aus. Der Vorteil dieser MRK-Art: Hier können auch klassische Industrieroboter zum Einsatz kommen. Diese Art der MRK eignet sich vor allem für Anwendungen, bei denen in der Regel nicht mit einem Zutritt des Menschen in den Arbeitsbereich des Roboters zu rechnen und eine Berührung des bewegten Roboters nicht notwendig ist.

  1. Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung

Diese Art geht über den überwachten Halt hinaus. Der Roboter macht seine Geschwindigkeit davon abhängig, wie nah der Mensch dem Roboter kommt. Er bewegt sich also nur so schnell, dass er sicher stehen bleibt, wenn der Mensch den Roboter erreicht. In die dafür notwendigen Berechnungen fließen Latenzzeiten sowie Bremswege und -zeiten ein. Die entsprechenden Zusammenhänge sind in der Norm TS15066 beschrieben. Diese Art der MRK eignet sich vor allem für Anwendungen, die etwas zeitkritischer und der Mensch hin und wieder in den Arbeitsraum des Roboters eintritt. Das Ziel: den Zeitverlust, der durch den Zutritt des Menschen entsteht, so klein wie möglich zu halten.

  1. Handführen

Der Kontakt zwischen Mensch und Roboter wird immer direkter: Der Mensch führt den Roboter bei überwachter, sicherer Geschwindigkeit per Hand. Die zulässige Geschwindigkeit ist durch eine Risikobeurteilung vorab definiert worden. Die Bewegungen des Roboters erfolgen nur bei Betätigung eines dreistufigen Zustimmtasters. Die Kollisionsvermeidung ist dadurch gewährleistet, dass die Zustimmung des Menschen nur dann erteilt wird, wenn keine Kollision zwischen Mensch und Roboter stattfinden kann. Diese Art der MRK eignet sich vor allem für Anwendungen, bei denen der Mensch den Roboter führt und in eine gewünschte Position bringt. Dies kann bei Fügeaufgaben der Fall sein, wenn der Roboter als intelligente Hebehilfe verwendet wird, zum Beispiel bei der Montage von Batterien in Elektrofahrzeuge.

  1. Leistungs- und Kraftbegrenzung

Anders als bei den andern drei Strategien steht hier die Kollisionsbeherrschung im Mittelpunkt. Kollisionen zwischen Mensch und Roboter sind erlaubt, wobei bestimmte biomechanische Grenzwerte eingehalten werden müssen. Diese sind in der Norm TS15066 zur technischen Spezifikation für verschiedene Körperregionen aufgelistet. Die technische Spezifikation unterscheidet zwei Fälle:

  • Quasistatischer Kontakt: Hierbei handelt es sich um Vorgänge wie z.B. Quetschen oder Klemmen, die verhindert werden müssen. Häufig wird dafür eine sichere Kraftüberwachung installiert.
  • Transienter Kontakt oder dynamischer Stoß: Hier ist die „Kollision“ zwischen Roboter und Mensch erlaubt. Berührt der Roboter beispielsweise die Hand eines Menschen, so wird diese lediglich beiseitegeschoben. Voraussetzung dafür ist, dass der Roboter keine scharfen Kanten aufweist. Bei derartigen Vorgängen werden die auf den menschlichen Körper übertragenen Kraft- und Druckwerte durch die Geschwindigkeit des Robotersystems bestimmt. Die Werte werden durch die richtige Wahl der maximalen, sicher überwachten Roboter-Geschwindigkeit eingehalten. Diese Form der MRK eignet sich für Aufgaben, bei denen Mensch und Roboter zusammenarbeiten. Dies können Montagearbeiten sein, bei denen der Roboter ein Teil hält und der Mensch ein weiteres Teil hineinlegt oder einen kleinen Bearbeitungsschritt durchführt.

 

Bei der Mensch-Roboter-Kollaboration arbeiten Mensch und Maschine Hand in Hand zusammen. Lesen Sie hier mehr über das Thema bei KUKA.

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