Hintergrundwissen zu Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK)

Der Megatrend im Detail

Vom Ersatz menschlicher Arbeit oder dem mitarbeitenden Kollegen ‒ bei der Automatisierung mit Robotern zeichnet sich ein neuer Trend ab, der für alle Komponenten eine enorme Herausforderung darstellt. SCHUNK als Kompetenzführer für Spanntechnik und Greifsysteme beschäftigt sich intensiv mit dieser neuen Herausforderung.

Teamwork in der Produktionsautomatisierung. Normen für die Sicherheit.

 

Je enger Mensch und Roboter zusammenarbeiten, desto mehr müssen Technologien und Komponenten hohe Sicherheitsanforderungen erfüllen. Die unterschiedlichen Formen der Interaktion zwischen Mensch und Roboter regeln entsprechende Normen und Richtlinien. Unterschieden wird zwischen Sicherer Halt, Handführung, Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung sowie Kraft- und Leistungsbegrenzung.

Normative Unterteilung nach ISO/TS 15066

Methode 1 – Sicherer Halt

 

Soweit der Arbeitsraum um das Robotersystem frei ist, arbeitet dieses mit normaler Geschwindigkeit. Der Eintritt eines Menschen in den Arbeitsraum wird z. B. mittels Laserscanners detektiert. Das Robotersystem geht daraufhin in einen sicherheitsüberwachten Stopp.

Methode 2 – Handführung

 

Das Robotersystem wird durch den Menschen geführt. Hierzu muss das System die Kraft des Menschen z. B. durch einen Kraft-Momenten-Sensor detektieren können. Das Robotersystem bewegt sich nur, wenn diese Bewegung durch den Menschen mittels eines Sicherheitsschalters freigegeben wird. Ansonsten befindet sich das Robotersystem in einem sicherheitsüberwachten Stopp.

Methode 3 – Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung

 

Der Arbeitsraum des Robotersystems ist in nacheinander folgende Zonen unterteilt. Wird der Zutritt eines Menschen in eine der ersten Zonen, z. B. mittels Laserscanner detektiert, geht das Robotersystem in eine langsamere Geschwindigkeit über. Bei Eintritt in die direkt am Roboter befindliche Zone geht das Robotersystem in einen sicherheitsüberwachten Stopp.

Methode 4 – Kraft- und Leistungsbegrenzung

 

Das Robotersystem arbeitet bei der direkten Kollaboration mit dem Menschen kraft- und leistungsbegrenzt. Die maximal auf den Menschen einwirkenden Kräfte und Drücke dürfen die in der technischen Spezifikation angegebenen Werte nicht überschreiten. Dies wird über eine inhärent sichere Konstruktion oder Sicherheitsfunktionen sichergestellt.

SCHUNK definiert die Mensch-Roboter-Kollaboration mit Fokus auf den Greifer

Mit dem Co-act JL1 Greifer nimmt SCHUNK den Trend auf und konzentriert sich über den Technologieträger auf die Entwicklung von Aktoren für den kollaborierenden Betrieb. Ziel ist es, dass SCHUNK Co-act Greifer unmittelbar mit dem Menschen interagieren und kommunizieren, und dies unter

Beachtung der normativen Vorgaben. Basis für den Technologierträger SCHUNK Co-act JL1 Greifer sind die drei aus den MRK-Normen abgeleiteten Prinzipien der Mensch-Roboter-Kollaboration. Ein Greifer für den kollaborierenden Betrieb muss hierbei nicht alle Prinzipien erfüllen.

Drei Prinzipien der Mensch-Roboter-Kollaboration

Ein Greifer verletzt nie beim Greifen

Ein Greifer erkennt immer den Kontakt des Menschen

Ein Greifer verliert nie das Werkstück

  • Kraftbegrenzung
    Eine Greifkraftbegrenzung, die in einer Gefahrsituation aktiviert wird. Ansonsten kann der Greifer mit beliebigen Kräften betrieben werden.
  • Kollisionsschutz
    Bei Kontakt werden durch das MRK-gerechte Design alle Verletzungsrisiken eliminiert.

  • Sicherer Antrieb
    Auch bei hohen Greifkräften muss der Greifer ein Verletzen des Menschen verhindern. Bei einer Prozessunterbrechung wird das gegriffene Teil zuverlässig gehalten.

  • Umfeldsensorik
    Einsatz von unterschiedlicher Sensorik zur Erkennung des Menschen und der Umgebung, die gleichzeitig das Werkstück ertastet und es von der menschlichen Hand unterscheidet.

  • Software
    Eine Greifersoftware, die die Signale der Umfeldsensorik auswertet und verarbeitet. Durch die intelligente Software besitzt der Greifer eine künstliche Intelligenz.

Die SCHUNK Greifkompetenz für MRK-Applikationen

 

Im Rahmen der Technologieträgerbetrachtung orientiert sich SCHUNK mit seinen Greiferkonzepten für MRK-Applikationen an konkreten Anwendungsfällen in unterschiedlichen Branchen. Die daraus resultierenden Erfahrungen fließen in der Weiterentwicklung der SCHUNK Co-act Greifer kontinuierlich ein.

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