Sichere Zusammenarbeit mit Cobots? So gelingt sie

Anleitungen für eine Risikobewertung sowie relevante Normen und Protokolle für die Zusammenarbeit von Cobot und Mensch wurden im Projekt COVR erarbeitet. Foto: Fraunhofer IFF

Wie lässt sich die Kollaboration mit Cobots sicherer gestalten? Das Fraunhofer IFF hat im Projekt COVR eine kostenlose Toolbox dafür entwickelt.

Die Sicherheit von Cobots ist für das Institut in Magdeburg ein großes Thema, weil Cobots im Gegensatz zu herkömmlichen Industrierobotern, die hinter einem Schutzzaun stehen und über Jahre eine identische Arbeit erledigen, in direkter Nähe mit dem Menschen zusammenarbeiten. Mehr noch: Sie können sogar mittels sensibler Sensortechnik auf den Menschen reagieren und mit ihm interagieren.

„Im Zuge der Digitalisierung besteht ein hoher Bedarf an flexiblen Automatisierungslösungen. Die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter wird deshalb in vielen Bereichen der europäischen Wirtschaft immer wichtiger. Diese wachsende Bedeutung wirft jedoch unweigerlich Fragen der Sicherheit auf, also des Schutzes des Menschen in einem gemeinsamen Arbeitsraum“, sagt Dr. José Saenz. Der Wissenschaftler leitet die Gruppe Assistenz-, Service- und Industrieroboter am Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF.

100 Partnerorganisationen aus 14 europäischen Ländern

Das IFF ist auch Mitinitiator des europäischen Projekts „Sicherheit bei kollaborativen und vielseitigen Robotern in gemeinsam genutzten Räumen (COVR)“, das die Mensch-Roboter-Kollaboration unter dem Aspekt der Sicherheit erforscht und die Anwendung in der Praxis fördert. Am Projekt COVR sind auch das Danish Technological Institute (DTI), der National Research Council of Italy, Roessingh Research & Development und die französische Kommission für alternative Energien und Atomenergie (CEA) beteiligt.

Ziel von COVR ist die Unterstützung eines breiteren Einsatzes von kollaborativen Robotern in einer Vielzahl von Branchen und Bereichen. Im Rahmen des Projekts werden mehr als 5 Mio. EUR an Fördermitteln für Dritte aus der Robotikbranche bereitgestellt, die die im Projekt erarbeiteten standardisierten Protokolle zur Sicherheits-Überprüfung mit ihren spezifischen Anwendungsfällen testen. „So werden Hintergrundforschung und experimentelle Daten für die Ermittlung von Best Practices bereitgestellt. Insgesamt werden 60 Experimente mit über 100 Partnerorganisationen aus 14 europäischen Ländern finanziert“, sagt Saenz.

Sicherheitssensoren wurden entwickelt

Für Validierungsmessungen an Cobots geben COVR-Protokolle eine Schritt-für-Schritt-Anleitung. Foto: Fraunhofer IFF/ José Saenz

In kollaborativen Arbeitssituationen reichen klassische Schutzvorrichtungen nicht mehr aus. So müssen Kräfte, Geschwindigkeiten und Bewegungen der kollaborativen Roboter überwacht, beschränkt und die Cobots bei Bedarf gestoppt werden. In einem der COVR-Projekte wurde beispielsweise durch MRK-Systeme, Augsburg, ein Sicherheitssensorsystem entwickelt, das Personen in unmittelbarer Nähe des Roboters im gemeinsamen Arbeitsraum erkennt und den Roboter rechtzeitig stoppen kann, bevor es zu einem körperlichen Kontakt mit ihnen kommt.

Im Test wurde der Roboter dafür mit bestimmten verschiedenen Zielgeschwindigkeiten bewegt. In Abstimmung mit dem Fraunhofer IFF entwickelte MRK-Systeme unter anderem für den Test eine spezielle Elektrode, die ein Sensorverhalten ähnlich das einer menschlichen Hand hervorruft. Das Unternehmen ist nun in der Lage, neue Sensorprototypen und Kombinationen aus Sensor und Roboter selbstständig zu testen, ohne dass einen Menschen mit seinem eigenen Körper als Testobjekt dienen muss.

Sicherheitsrichtlinien kommen Endanwendern zugute

Hier erfolgt ein exemplarischer Messaufbau für Kraft- und Druckmessungen zur Validierung der Sicherheit bei möglichem Kontakt mit einem kollaborativen Roboter. Foto: Danish Technological Institute

„Für Endanwender, Hersteller von Robotik-Komponenten und Systemintegratoren stellt das Thema Sicherheit bisher oft ein Hindernis dar“, betont Saenz. Die europäische Gesetzgebung stelle den Schutz von Arbeitnehmern allem voran. Deshalb bestehe aus Sicht der Unternehmer dringender Bedarf an einer „Zertifizierung“ von Cobots, das heißt an Richtlinien zur Einhaltung verbindlicher und grundlegender Anforderungen an Sicherheit und Gesundheit. „Gerade der Nachweis der Einhaltung stellt besonders für kleinere Unternehmen eine große Hürde dar.“

Diese bestehenden Schranken will COVR systematisch abbauen. Das Projekt bietet verschiedene Möglichkeiten zur Unterstützung der Unternehmen. Neben der direkten Förderung wurde eine frei verfügbare Website mit Fallbeispielen für Cobot-Anwendungen, relevanten Normen und Richtlinien und Risikoanalysen entwickelt. Zudem wurden 20 Protokolle in Form von einfach zu befolgenden Schritt-für-Schritt-Anleitungen geschrieben, um auf der Grundlage des jeweiligen Gerätetyps und der konkreten Sicherheitsanforderungen den Unternehmen eine eigene Validierungsmessung von Anwendungen zu ermöglichen.

Kostenloser digitaler Werkzeugkasten für sichere Cobots

Dieser Dienst steht den Unternehmen als kostenloser digitaler Werkzeugkasten zur Verfügung. Das Toolkit bietet einen schnellen Zugriff auf alles, was man wissen muss, wenn man einen sicheren Cobot nutzen möchte. Unternehmen können hier Anleitungen für eine Risikobewertung sowie relevante Normen und Protokolle finden oder sich von anderen Cobot-Nutzern und deren Erfahrungen inspirieren lassen. Die Website dient als sehr detaillierte Anleitung, in der jeder Schritt auf dem Weg zu einem sichereren Roboter beschrieben wird.

„Das Toolkit wurde explizit für Nutzer mit unterschiedlichem Kenntnisstand entwickelt“, erläutert Dr. Roland Behrens, Projektmitarbeiter am Fraunhofer IFF. „Für Anfänger bietet es Ratschläge zur Risikobeurteilung und gibt wichtige Einblicke in relevante Gesetze und Normen, während erfahrene Nutzerinnen und Nutzer beispielsweise Protokolle für die Sicherheitsprüfung, neueste Veröffentlichungen zum Thema Sicherheit und eine Übersicht über häufig verwendete Messgeräte finden.“

sk