Effiziente und sichere Interaktion

von Menschen und

intelligenten Produktionsanlagen


Die Sicherheit von Anlagen im industriellen Umfeld generell, wie auch im Bereich der Robotik im Speziellen, muss nicht zuletzt aufgrund der Maschinenrichtlinie gewährleistet und nachgewiesen werden. Um den Sicherheitsnachweis möglichst einfach zu halten, werden herkömmliche Roboterzellen oftmals eingehaust. Dadurch entsteht ein inhärent sicheres System, da Mensch und Maschine strikt voneinander getrennt werden. Ziel des Projektes ist es, Kollaborationsformen zu ermöglichen, in denen beide Interaktionspartner in räumlich wie zeitlich naher Distanz effizient zusammen arbeiten.

Das Verhalten des Menschen im Produktionsumfeld unterliegt je nach Aufgabenstellung gewissen Regelmäßigkeiten, ist aber keinesfalls exakt vorhersagbar. Optimierungen der Produktivfunktion können jedoch wahrscheinlichkeitsbasiertes Nutzerverhalten aufbauen. Die Sicherheitsfunktion wird weniger angefordert, das Gesamtsystem dadurch längere Zeit verfügbar. Für die erforderlichen Sicherheitsfunktionen wird eine sichere Detektion von dynamischen Objekten im Arbeitsraum, wie auch die sichere Verarbeitung und Ansteuerung des Roboters und dessen Umsetzung in Bewegungstrajektorien entworfen und prototypisch implementiert.

Im Projekt EsIMiP wird die Einbindung des Menschen in den Produktionsprozess unter Berücksichtigung seines Verhaltens untersucht. Die entworfene Systemarchitektur ermöglicht generell eine sicherheitsgerichtete Adaption in technischen Systemen und somit auch eine zuverlässige wie sichere Mensch-Roboter Kooperation. In den Optimierungsverfahren werden neben den üblichen Modellen der Produktivfunktion auch Modelle der Sicherheitsfunktion und Menschmodelle mit einbezogen. Die sichere und effiziente Zusammenarbeit von Mensch und Roboter wird ermöglicht.

Zielsetzung im Projekt:

  • Effiziente Einbindung des Menschen in den Produktionsprozess unter Berücksichtigung seines Verhaltens
  • Erhöhung der Zuverlässigkeit in der sicheren Mensch-Roboter Interaktion und Kollaboration (MRI / MRK)
  • Anwendung von Konzepten zur sicherheitsgerichteten Adaption in technischen Systemen
  • Gewährleistung der Nachweisbarkeit von Sicherheit in MRI / MRK Szenarien

Partner:  

Kontakt:

Dominik Stengel

Projektträger:

Bayerische Forschungsstiftung

Projektvideos:

Teil 1 - Entwicklung ergonomischer Mensch-Roboter Kooperationen im industriellen Umfeld:

Teil 2 - Personenerfassung im Arbeitsraum zur pro-aktiven Trajektorienplanung:

Teil 3 - Netz und doppelter Boden des kollaborierenden Roboters:


Veröffentlichungen (mit Beteiligung AIS):

  • Stengel, D., Düpjohann, W., Ostermann, B.: Sicher und effizient - Wie lässt sich eine gleichermaßen sichere und effiziente Zusammenarbeit von Mensch und Roboter realisieren? In: Computer & AUTOMATION, 2013
  • Stengel, D., Vogel-Heuser, B.: Detection of dynamical safety zones by using 
    RGB-D sensors
    . In: 43rd International Symposium on Robotics (ISR 2012). 
    Taipei, Taiwan (2012)
  • Stengel, D., Wiedemann, T. Vogel-Heuser, B.: Efficient 3D Voxel Reconstruction of Human Shape within Robotic Work Cells. In: 2012 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA 2012), Chengdu, China (2012) 
    (Best Student Paper Award)
  • Stengel, D., Lange, C., Som, F., Vogel-Heuser, B.: Modellbasierte Geschwindigkeitssteuerung von industriellen Robotern zur sicheren Mensch-Roboter Kooperation. In: AUTOMATION 2012. Baden-Baden (2012)
  • Bortot, D., Bengler, K., Stengel, D., Vogel-Heuser, B.: Ergonomische Grunduntersuchungen zur Realisierung effizienter Mensch-Roboter-Kooperationen
    In: TTZ 2011 - 25. Fachtagung Technische Zuverlässigkeit, pp. 75–86. Leonberg (2011)
  • Stengel, D., Ostermann, B., Ding, H., Bortot, D., Schiller, F., Stursberg, O., 
    Bengler, K., Huelke, M., Som, F., Strunz, U.: 
    An Approach for Safe and Efficient Human-Robot Collaboration. In: 6th International Conference Safety of Industrial Automated Systems, ISBN 978-952-5183-40-5, Tampere, Finnland (2010)
  • Bortot, D., Ding, H., Günzkofer, F., Stengel, D., Bengler, K., Schiller, F., Stursberg, O.: Effizienzsteigerung durch die Bewegungsanalyse und -modellierung der Mensch-Roboter-Kooperation. In: Zeitschrift für Arbeitswissenschaft, S. 65–75 (2010)