Interview: Schunks Forschungschef Prof. Dr.-Ing. Markus Glück über kollaboratives und autonomes Greifen

Schunk: „Wir helfen bei Entwicklung von kollaborativen Robotik-Applikationen“

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Über die Rolle der Greiftechnik bei der kollaborativen Robotik und die Herausforderungen in der Praxis, spricht Schunks Entwicklungschef Prof. Dr.-Ing. Markus Glück im Interview.

Autor: Armin Barnitzke

Welche Rolle spielt Greiftechnik bei der Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK)?

Glück: Roboter, die in einem gemeinsamen Arbeitsbereich mit einem Werker interagieren, müssen ruhig fahren, Kollisionen feinfühlig erkennen und sollten für ein intelligentes Teamwork mit dem Menschen kraftgeregelt und sicher agieren. Das gilt auch für die Greifsysteme, denn sichere Kollaboration gelingt nur, wenn das Gesamtsystem sicher ist. Unser Greiferportfolio der Co-act-Reihe ist genau darauf ausgelegt. Und wir legen großen Wert darauf, dass Komponenten wie der Kleinteilegreifer Co-act EGP-C bereits als Einzelkomponenten von der Berufsgenossenschaft für kollaborative Anwendungen zertifiziert sind. Damit lässt sich die Zertifizierung der Gesamtanlage später deutlich beschleunigen. Hierfür setzen wir bereits bei der Produktkonzeption und Realisierung auf eine enge Kooperation mit der Berufsgenossenschaft. Und wir erproben in unserer Smart Factory ganz konkret den Einsatz der Co-act- Greifer im betrieblichen Alltag und lernen jeden Tag unter Realbedingungen.

Gibt es von Schunk auch Hilfe bei der Gesamtumsetzung von MRK-Applikationen mit kollaborativen Robotern?

Glück: Ja. Mit unserem Co-act Team unterstützen wir Anwender bei der Konzeption, Bewertung und Zertifizierung von MRK-Applikationen. Das Team besteht aus Fachleuten in den Bereichen Konstruktion, Produktmanagement, Montage und Vertrieb, die für Fragestellungen rund um die Mensch-Roboter-Kollaboration speziell qualifiziert wurden. Sie arbeiten eng mit den relevanten Roboterherstellern sowie mit der Berufsgenossenschaft zusammen und helfen bei der Entwicklung und Analyse von MRK-Szenarien sowie bei der Risikobeurteilung.

Wo liegen die Herausforderungen?

Glück: Die Normenlage selbst ist zunächst einmal gut zu beherrschen. Die Herausforderungen liegen vor allem in der praktischen Umsetzung. Eine davon ist die Validierung des transienten Kontakts gemäß der DIN EN ISO/TS 15066. Grundsätzlich ist jede Anwendung individuell zu betrachten. Allein die Geometrie der Greiferfinger kann also bereits erhebliche Auswirkungen auf die Zertifizierung haben. Wir empfehlen daher, so früh wie möglich mit den zertifizierenden Organisationen, wie Berufsgenossenschaft, TÜV oder Dekra, Kontakt aufzunehmen und die geplanten Applikationen zu diskutieren. Zudem zeigt unsere Praxiserfahrung, dass die Komplexität gerade beim Einstieg in die MRK-Welt reduziert werden sollte.

Was meinen Sie damit?

Glück: Die DIN EN ISO/TS 15066 beschreibt vier grundlegende Schutzprinzipien: den sicherheitsgerichteten überwachten Stillstand, die Handführung, die Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung sowie die Leistungs- und Kraftbegrenzung. Anwendungen mit sicherem Halt, Handführung oder Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung lassen sich erfahrungsgemäß wesentlich einfacher und schneller verwirklichen als komplexe Anwendungen mit Kraft- und Leistungsbegrenzung. Darüber hinaus lohnt es sich, auch Aspekte in die Analyse miteinzubeziehen, die nicht in der Norm geregelt sind. Ein MRK-System, das hundert Mal am Tag mit dem Werker kollidiert, wird nicht auf Akzeptanz stoßen, selbst wenn dabei keine Verletzungen entstehen.

Wird bei der Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung die Greiftechnik mit den Safety-Zonen des Roboters gekoppelt, damit bei Annäherung des Menschen auch der Greifer langsamer wird?

Glück: Das kommt immer auf die jeweilige Anwendung an. Bei geringen Greifkräften kann es ausreichen, nur die Geschwindigkeit des Roboters zu reduzieren. Bei hohen Greifkräften, scharfkantigen Handlingobjekte, spitzen Greiferfinger oder hohen Beschleunigungen lassen sich über ein Zusammenspiel mit Trittmatten, Türschaltern, Lichtvorhängen oder 3D-Kameras abgestufte Schutzzonen definieren. Je nach aktivierter Schutzzone gehen die Greifer dann entweder in eine sicher limitierte Geschwindigkeit oder in einen sicheren Betriebshalt. Im sicheren Betriebshalt werden die Greifer kontinuierlich bestromt, sodass gegriffene Teile auch ohne mechanische Greifkrafterhaltung zuverlässig gehalten werden. Sobald die Schutzzone wieder freigegeben ist, schalten sie unmittelbar in den regulären Betriebsmodus zurück.

Wie schafft man aus Greifsicht den Spagat zwischen Variantenvielfalt und Sicherheit, zum Beispiel in Kommissionieranwendungen im E-Commerce-Umfeld?

Glück: Interessanterweise war der erste Robotergreifer, der von der DGUV für den kollaborierenden Betrieb zertifiziert wurde, unsere hochflexibel einsetzbare SVH 5-Fingerhand. Variantenvielfalt und Kollaboration müssen also gar kein Widerspruch sein. Gerade bei leichten Gütern, die typisch für E-Commerce-Anwendungen sind, bieten flexibel einsetzbare Greifhände exzellente Voraussetzungen. Gemeinsam mit Partnern forscht Schunk daher bereits intensiv an Konzepten zum autonomen Greifen.

Wie sehen diese Konzepte fürs autonome Greifen aus?

Glück: Intelligente Handhabungssysteme bestehend aus flexibel einsetzbaren Greifern und Kameras lassen sich mithilfe der Methoden der künstlichen Intelligenz in Laboranwendungen bereits intuitiv so trainieren, dass Greifaufgaben autonom erledigt werden können. Zusätzlich arbeitet die Forschung an intelligenten Lösungen, die in der Lage sind, unterschiedliche Geometrien und Anordnungen zu klassifizieren und die zugrundeliegenden Algorithmen immer weiter zu verfeinern. In den kommenden Jahren werden wir hier rasante Fortschritte erleben.

Schunk GmbH & Co. KG

www.schunk.com


Bild: Schunk

Smarter Technologieträger

Wohin die Reise beim kollaborativen Handling geht, zeigt der Technologieträger Co-act Greifer JL1 aus dem Hause Schunk: Seine Sensorik registriert Annäherungen von Menschen und ermöglicht so eine situationsabhängige Reaktion, ohne dass Mensch und Roboter sich berühren. Dazu zählt auch, dass das Greifsystem autonom Ausweichstrategien aktiviert, seine Geschwindigkeit reduziert oder gegebenenfalls sogar stehen bleibt.


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