Die Industrie ist immer häufiger auf den Einsatz von Robotertechnik angewiesen. Viele automatisierte Produktionsanlagen arbeiten aber immer noch hinter Zäunen und Gittern, weil sie über keine ausgereifte Sensorik verfügen. Sobald Menschen einer solchen Anlage zu nahe kommen, stoppt sie sofort und die Produktion steht still. „So ein Produktionsausfall in der Industrie ist kostspielig und der Maschinenstopp wäre vielleicht gar nicht nötig gewesen“, erklärt Hans Doran vom Institute of Embedded Systems (InES). Im Rahmen eines Forschungsprojekts stattet das InES Industrieroboter mit Awareness, zu Deutsch also einer Art Bewusstsein, aus.

Kollisionsrisiko berechnen

Konkret haben Hans Doran und sein Team eine Entscheidungsstrategie für Roboterteams entwickelt. Sie stützt sich auf Sensordaten, die von einem 3D-Kamera-System stammen, das den Raum um die Roboter überwacht. Aufgrund dieser Daten berechnet ein separater Controller, ob für einen Roboter ein Kollisionsrisiko vorhanden ist oder nicht. „Das Besondere an unserer Entscheidungsstrategie ist, dass ein potenzielles Kollisionsrisiko nicht zwingend zum Produktionsstopp führt“, so Doran. Nähert sich ein Mensch der Anlage, können sich einzelne Roboter verlangsamen, die Produktion läuft aber weiter. Wird der Kollisionskurs vom Mensch beibehalten, versuchen es die Roboter in zweiter Instanz mit einem Ausweichmanöver. Erst wenn auch dies keine Option mehr darstellt, kommt es zu einem Not-Stopp. Diese Entscheidungen fallen innerhalb von Sekundenbruchteilen. „Was sich relativ einfach anhört, ist in Wahrheit eine rechnerisch sehr intensive Aufgabe“, so Doran. „Der Bewegungspfad wird in Echtzeit dynamisch der Situation angepasst.“ Aus wirtschaftlicher Sicht ist die Implementierung einer solchen Lösung interessant, denn teure Sicherheitsbarrieren würden wegfallen – bei gleichzeitig erhöhter Verfügbarkeit.

Eine tragbare intelligente Hülle

Einen anderen Ansatz verfolgt das von der ZHAW School of Engineering koordinierte EU-Projekt Robo-Mate. Dieses tragbare, kraftunterstützende Aussenskelett soll die Arbeitsbedingungen in der Industrie verbessern. Robo-Mate vereint menschliche Flexibilität und technische Stärke, um insbesondere das Heben schwerer Lasten zu erleichtern und damit die Zahl von Arbeitsunfällen und Erkrankungen zu reduzieren. „Wer mit Robo-Mate arbeitet, benötigt kein besonderes Training für Robotersysteme oder Programmiersprachen, sondern nutzt seine natürlichen Sinne und Bewegungen, um das Gerät zu steuern“, erklärt Projektkoordinator Hans Wernher van de Venn vom Institut für Mechatronische Systeme (IMS). „Das Heben schwerer Lasten, das Arbeiten über Kopf und die Montage oder Demontage von Werkstücken wird somit stark erleichtert und die Belastung der Mitarbeiter verringert.“ Verschiedene Sensoren sollen dabei die Bewegung des Nutzers erkennen und interpretieren. Im Gegensatz zu bisher bestehenden Robotersystemen kann Robo-Mate dank der intuitiven Steuerung durch den Menschen in diversen Industriezweigen flexibel eingesetzt werden.

Roboter als verlängerter Arm

Während Robo-Mate noch am Anfang steht, brilliert ein anderes Mensch-Roboter-Projekt des IMS bereits auf internationaler Bühne. Mit dem Projekt JILAS hat das IMS den dritten Platz beim Robotics Award der Hannover Messe erreicht. Das JILAS-Experiment wurde am IMS im Rahmen des EU-Projekts ECHORD durchgeführt. Bei diesem Mensch-Roboter-Kooperationssystem übernimmt der Roboter das Tragen von schweren und unhandlichen Bauteilen und positioniert diese millimetergenau. Der Mensch kann sich dabei im Arbeitsraum des Roboters bewegen und diesen von Hand führen, was bei herkömmlichen Systemen nicht möglich ist.

Dem Thema „Mensch und Maschine“ widmet sich auch die diesjährige Nacht der Technik am 4. Juli.