Cobots: Dezentrale Steuerung macht sie sicherer
Eine neue, besonders sichere Architektur für Cobots ist dezentral ausgelegt – dadurch reduziert sich der Verkabelungsaufwand deutlich.
Bei Cobots gelten aufgrund der Zusammenarbeit mit Menschen besonders hohe Anforderungen an die Sicherheit der Bewegungsabläufe: Das zentrale Sicherheitsmodul muss Daten aus zahlreichen Sensoren verarbeiten, was viele Kabelverbindungen für Sensoren und Aktoren in traditionellen Roboterarchitekturen und proprietären Lösungen erfordert. Bei der neuen Sicherheitsarchitektur, die das Fraunhofer IWU, Synapticon und Nexcobot entwickelt haben, müssen hingegen nur Strom und Kommunikationsverbindungen zu den Antrieben des Cobots geführt werden. Ein weiterer Vorteil: Da die Sicherheit der Bewegungsabläufe direkt an der Antriebsachse überwacht wird, sinkt die Reaktionszeit deutlich.
Das Herzstück der Lösung ist eine dezentrale, generische Steuerungsarchitektur, die für adaptive und hochdynamische Cobots in kollaborativen Anwendungen maßgeschneidert ist. Die zentrale Sicherheitssteuerung berechnet dazu, in welchen Bewegungsbereichen oder Arbeitssituationen sich der Roboter im kollaborativen Betrieb mit reduzierter Geschwindigkeit oder mit begrenzter Leistung und Kraft bewegen muss. Das System umfasst roboterunabhängige, sichere Bewegungssteuerungen für ausfallsichere kollaborative Roboter mit Ethercat (FSoE) und Echtzeitberechnung kompakter dynamischer Sicherheitsbereiche. Es eignet sich somit für hocheffiziente und flexible Anwendungen in der Mensch-Roboter-Kollaboration.
Steuerung der Cobots wird situativ angepasst
„Ein intelligentes Sicherheitssystem überwacht die relevanten Bereiche und passt die Robotersteuerung situativ an jede denkbare Interaktion zwischen Mensch und Roboter an“, erklärt Dr. Mohamad Bdiwi, Teamleiter Kollaborative Robotersysteme am Fraunhofer IWU.
Der kalifornische Cobot-Hersteller Nexcobot ist an der neuen Architektur mit seiner Robasafe SIL 2/SIL 3-Robotersteuerungslösung beteiligt. Diese verkürzt Entwicklungszeiten erheblich und stellt die Leistung bereit, die erforderlich ist, um sowohl Rechenprozesse als auch sicherheitsrelevante Funktionen auf ein und derselben Platine zu unterstützen. Damit kann die Zahl der benötigten Hardwarekomponenten in vielen Anwendungsszenarien reduziert werden. Die Lösung zeigen die Partner auf der Hannover Messe auf dem Stand von Nexcobot.
Sicherheitsarchitektur mit Arbeitsraumüberwachung gekoppelt
Robasafe SIL 2/SIL 3 ist in der neuen Sicherheitsarchitektur mit der am Fraunhofer IWU entwickelten, dynamischen 3D-Arbeitsbereichsüberwachung Dynasafe verknüpft. Damit wird die gesamte Fabrik zu einem sicheren, von Mensch und Maschine gemeinsam genutzten Arbeitsraum. Bei Dynasafe handelt es sich um ein generisches, modulares Sicherheitssystem aus Hardware und Software. Es erkennt, trackt und klassifiziert Menschen und bewegliche Objekte in 3D. Es sorgt für die Echtzeitberechnung und Überwachung dynamischer, kompakter Sicherheitsbereiche. Das Sicherheitskonzept lässt sich damit virtuell erstellen und validieren.
Synapticon mit Sitz in Schönaich entwickelt und produziert Software und Hardware für Bewegungssteuerungen in der Robotik und in Hightech-Maschinen. Die kompakten, effizienten, leistungsstarken und dezentralen Servoantriebe übernehmen die Bewegungssteuerung in der neuen Architekturlösung.
Auch interessant: In zwei aktuellen Forschungsprojekten (Fluently unter der Leitung von Roboverse Reply und KEIKO „Kognitiv und Empathisch Intelligente Kollaborierende Roboter“ der TU Clausthal und der Universität Göttingen) geht es darum, Cobots im industriellen Umfeld Empahtie beizubringen. sk
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