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MRK: Berufsgenossenschaft und Fraunhofer IFF helfen mit Cobot-Planer

Sichere Mensch-Roboter-Kollaboration
MRK: Berufsgenossenschaft hilft mit Cobot-Planer

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Im Forschungsprojekt „Digitale Gefahrenprävention für kollaborative Roboterarbeitsplätze mithilfe einer webbasierten Planungshilfe“ hat das Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung (IFF) im Auftrag der Berufsgenossenschaft Holz und Metall (BGHM) die webbasierte Planungshilfe Cobot-Planer entwickelt. Bild: Fraunhofer FF
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Mit dem Web-basierten Cobot-Planer helfen die Berufsgenossenschaft Holz und Metall (BGHM) und das Fraunhofer IFF bei der Umsetzung der sicheren Mensch-Roboter-Kollaboration.

Der Cobot-Planer unterstützt bei der sicheren und effizienten Auslegung von kollaborativen Robotern und sorgt so für einen verbesserten Arbeitsschutz. Entwickelt wurde der Cobot-Planer als webbasierte Planungshilfe vom Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung (IFF) im Auftrag der Berufsgenossenschaft Holz und Metall (BGHM) im Rahmen eines Forschungsprojekts. „Der Cobot-Planer zeigt dem Roboter-Programmierer auf, bei welchen Geschwindigkeiten ein sicherer Betrieb einer Mensch-Roboter-Kollaboration möglich ist“, erläutert Projektleiter Dr. Roland Behrens vom Fraunhofer IFF.

In drei Schritten zum sicheren Roboter-System

Der Cobot-Planer ist als interaktive Web-Anwendung konzipiert und steht kostenfrei unter www.cobotplaner.de zur Verfügung. „Über die intuitive Benutzeroberfläche des Cobot-Planers beschreiben Nutzerinnen und Nutzer in nur drei Schritten ihre Robotersysteme und die bestehenden Kollisionsgefahren. Anschließend simuliert der Cobot-Planer die Gefahrensituationen und ermittelt aus den Ergebnissen die maximal zulässigen Geschwindigkeiten, bei denen der Roboter die Grenzwerte aus ISO/TS 15066 noch einhält“, beschreibt Dr. Roland Behrens die Funktionsweise der Web-Anwendung.

Die technologische Grundlage des Cobot-Planers bilden verschiedene Modelle, welche die Wirkung eines Kontaktes zwischen Mensch und Roboter präzise nachbilden, etwa ein Gefährdungs- und ein Robotermodell sowie ein biomechanisches Modell des Menschen. Dank des parameterbasierten Robotermodells ist es grundsätzlich möglich, jeden Robotertyp, der sich für den kollaborativen Betrieb eignet, im Cobot-Planer zu verwenden. Die Modelle gehen auf verschiedene Studien und Projekte des Fraunhofer IFF zurück, an denen die Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung, die Klinik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und die BGHM beteiligt waren.

Kein vollständiger Ersatz für biomechanische Messungen

Für kollaborative Roboter war es bislang nur mithilfe einer messtechnischen Risikobewertung möglich, die Geschwindigkeiten zu bestimmen, die maximal erreicht werden dürfen. Hierbei wird mit einem Kraft- und Druckmessgerät geprüft, ob der Roboter bei einer Kollision mit dem Menschen die biomechanischen Grenzwerte aus ISO/TS 15066 einhält.

Für die Messung muss das Robotersystem allerdings vollständig aufgebaut und programmiert worden sein. Überschreitet der Roboter die Grenzwerte, ist es notwendig, seine Geschwindigkeit zu reduzieren. Ein solcher Schritt ist in der Regel unerwünscht, da er die Taktzeit des Robotersystems erhöht und dessen Wirtschaftlichkeit reduziert. „Wenn diese sicherheitsrelevante Anpassung des Robotersystems womöglich nicht durchgeführt wird, ist das ein ernstzunehmendes Risiko für die Sicherheit und Gesundheit der Beschäftigten“, sagt Dr. Matthias Umbreit von der BGHM, der das Forschungsprojekt zum Cobot-Planer initiierte.

Der Cobot-Planer kann einzelne biomechanische Messungen noch nicht vollständig ersetzen. Jedoch kann er dabei unterstützen, Mensch-Roboter-Kollaborationen (MRK) sicher und gesund zu gestalten – und das schon in der Planungsphase. „Für die Mitgliedsunternehmen der BGHM ist der Cobot-Planer ein ideales und zeitgemäßes Werkzeug. Das haben Tests in verschiedenen Betrieben gezeigt. So geht moderne Gefahrenprävention“, sagt Erik Sebastian, der das Projekt seitens der BGHM leitete. Laut Prof. Norbert Elkmann, Geschäftsfeldleiter Robotersysteme am Fraunhofer IFF, ist der Cobot-Planer zudem ein wichtiger Meilenstein, der den Engineering-Aufwand bei der Umsetzung von MRK-Applikationen deutlich reduziert.

www.cobotplaner.de


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