Kollaborativer Roboter

Roboter und Mensch

Kollaborativer Roboter – Was bedeutet das?

Kollaborative Roboter sind Industrieroboter, die so konzipiert sind, dass Sie aktiv mit Menschen zusammenarbeiten können, ohne dass diese durch Schutzeinrichtungen von den Menschen getrennt sind. In der Kurzform werden diese Roboter auch Cobots genannt und arbeiten gemeinsam mit den Menschen im Produktionsprozess zusammen.
Entwickelt wurden die Cobots, durch ein von General Motors finanziertes Projekt, von 2 US- amerikanischen Professoren 1996. James Edward Colgate und Michael A. Peshkin entwickelten die kollaborativen Roboter mit dem Ziel diese sicher genug zu machen so, dass diese mit Menschen aktiv zusammenarbeiten können. In der Patentbeschreibung werden die Cobots wie folgt beschrieben:
„Ein Apparat und eine Methode zur direkten physischen Interaktion zwischen einer Person und einem Allzweck-Manipulator, der von einem Computer gesteuert wird.“
– James E. Colgate und Michael A. Peshkin

Besonderheiten von kollaborativer Roboter:

Die Cobots verfügen über Sensoren, die es ermöglichen, dass sie aktiv im Produktionsprozess mit Menschen zusammenarbeiten können. Dies ist vor allem für große Unternehmen ein großer Vorteil. Sie arbeiten in unmittelbarer Nähe von den Menschen und sind nicht durch Zäune oder andere Schutzeinrichtungen von Ihnen getrennt. Dies ist nur möglich, da die Cobots über Sensoren verfügen, die die Roboter automatisch abschalten, wenn diese auf ein Hindernis stoßen. Voraussetzung für die Roboter ist, dass diese keine Verletzungen bei Menschen hervorrufen können.
Bei den ersten Cobots wurde diese Voraussetzung dadurch geschaffen, dass diese Roboter zu keinen eigenen Bewegungen fähig waren. Die Bewegung an sich wurde vom Menschen ausgeübt, der Cobot konnte lediglich steuernd auf die Bewegung einwirken in dem er die Bewegungsrichtung änderte.

Die späteren Cobots sind zu eigenen Bewegungen fähig, allerdings sind Ihre vollen Funktionen im kollaborativen Einsatz stark reduziert, da die Sicherheit der menschlichen Arbeiter im Vordergrund steht. So werden also die Fähigkeiten nur begrenzt genutzt, um auf jeden Fall sicherzustellen, dass kein Arbeiter in irgendeinem Weißen verletzt wird. Die kollaborativen Roboter können Bewegungen sehr viel schneller ausführen, als es diesen im kollaborativen Einsatz gestattet wird, dies ist auch ein Grund, warum diese Roboter auch oft in abgegrenzten Bereichen eingesetzt werden, so können die Fähigkeiten besser genutzt werden. In diesen Bereichen können die Cobots dann gefährliche Arbeiten ausführen, die für Menschen zu gefährlich wären. Zum Beispiel übernehmen diese Arbeiten mit besonders scharfen oder spitzen Gegenständen oder Schraubarbeiten.

Wie wird die Zusammenarbeit zwischen Menschen und Roboter genau abgesichert?

Bei dieser Kollaboration müssen verschiedenen Bereichen überwacht werden, Kräfte, Geschwindigkeit und Fahrwege müssen präzise abgesichert und überwacht werden. Die Kräfte und die Geschwindigkeit müssen beschränkt werden und die Roboter müssen, bei Bedarf sofort gestoppt werden können, nur so ist eine Zusammenarbeit zwischen Menschen und Robotern möglich. Um dies zu gewährleisten, kommen verschiedene Techniken zum Einsatz. Diese Systeme sind zum Beispiel, Laserscanner, Vision-Systeme, Ultraschall oder sogar Radar-Systeme. Es gibt auch schon Ansätze von Sensoren, die bereits auf die nahe Annäherung von Menschen reagieren.
Allerdings gibt es auch Prozessabschnitte, in denen eine Berührung nicht komplett vermieden werden kann oder soll. In diesen Fällen müssen besonders die Kraft und der Druck begrenzt werden, den der Roboter auf den Menschen auswirkt, um so Verletzungen der Menschen zu vermeiden. Hier werden spezielle Kraft-Moment-Sensoren, diese sind in den Gelenken der kollaborative Roboter angebracht, eingesetzt. Diese stoppen den Roboter sofort, wenn dieser die Kraft- und Druckwerte überschreitet und so Gefahr laufen, würde Verletzungen zu verursachen. Außerdem werden zusätzlich Sensoren in Schutzhüllen eingesetzt, diese reagieren auf Berührung und Druck.

Wie wird der Arbeitsschutz technisch geregelt?

Die Zusammenarbeit und der Einsatz der kollaborativen Roboter wird durch die Norm ISO TS 15066 geregelt. Diese Norm gilt als Ergänzung zur Norm EN ISO 10218, hier werden 4 verschiedene Arten kollaborativen Betriebs geregelt:

  • Sicherheit gerichteter überwachter Halt
  • Handführung
  • Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung
  • Leistungs- und Kraftbegrenzung
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