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18.05.2016 // Allgemeine News
Roboter und Menschen
Zusammenarbeit zwischen Robotern und Menschen unter ISO-Anleitung
Die ISO/TS 15066, eine neue Technische Spezifikation der ISO für die Sicherheit kollaborativer Robotersysteme, ermöglicht die Interaktion zwischen Menschen und Robotern.
Von kollaborativer Robotik ist die Rede, wenn automatische Robotersysteme und Menschen gemeinsam im selben Arbeitsbereich tätig sind. Der Begriff bezieht sich also auf ein System oder eine Anwendung und nicht auf eine bestimmte Robotermarke. Im Gegensatz zu Robotersystemen verfügen Industrieroboter nicht über einen «Endeffektor», d.h. über ein Gerät am Ende des Roboterarms, das die Interaktion mit dem Umfeld ermöglicht.
Zum Schutz der Menschen vor Verletzungen arbeiten Industrierobotersysteme im Normalfall von den Menschen getrennt. Im Zuge der neusten technologischen Entwicklungen wird es aber immer sicherer, die Leistungsstärke und die Präzision von Robotern direkt mit der Kreativität und der Problemlösungsfähigkeit der Menschen zu kombinieren. Dadurch könnte es zu einer erheblichen Produktivitätssteigerung kommen.
Roberta Nelson Shea, Convenor der ISO-Arbeitsgruppe für die Sicherheit von Industrierobotern (ISO/TC 299/WG 3), meint: «Im Rahmen der Erörterung der Normen für die Sicherheit von Industrierobotern (ISO 10218-1 und ISO 10218-2) kam es zu einer philosophischen Diskussion darüber, ob man den Kontakt zwischen Mensch und Maschine nicht zulassen sollte, wenn eine Anwendung für den Menschen weder eine Verletzungsgefahr noch ein Schadenspotenzial darstellt. Als Folge davon werden in der ISO 10218 vier Techniken eines kollaborativen Betriebs erläutert. Die Arbeit an der ISO/TS 15066 geht von der Grundvoraussetzung aus, dass ein unbeabsichtigter Kontakt zwischen Mensch und Maschine weder Schmerzen verursachen noch zu einer Verletzung führen darf.»
«Es ist so: Wenn Roboter und Menschen zusammenarbeiten, müssen wir mit Nachdruck darauf achten, dass die Anwendung keine Gefahr für den Menschen darstellt», erklärt Carole Franklin, die Sekretärin der ISO/TC 299/WG 3. «Bisher verfügten die Anbieter und Anwender von Robotersystemen nur über allgemeine Informationen zu den Anforderungen an kollaborative Systeme. Die ISO/TS 15066 darf deshalb als bahnbrechend bezeichnet werden. Sie vermittelt spezifische datengestützte Angaben zur Bewertung und Eindämmung von Risiken.»
Diese Technische Spezifikation birgt viele neue Chancen für die Industrie. Sie dient den Entwicklern und Anwendern von Robotersystemen als Anleitung und Bekräftigung und fördert die Entwicklung und Anwendung dieser Technologie sowie die nötigen Investitionen.
Funktionsweise
Im Rahmen kollaborativer Robotik kann es vorkommen, dass sich die Arbeitsbereiche von Menschen und Robotergeräten überschneiden und beide darin gleichzeitig Arbeiten ausführen. Die ISO/TS 15066 ist ein Leitfaden für die Gestaltung und die praktische Umsetzung kollaborativer Arbeitsbereiche bei reduziertem Risiko. Diese Technische Spezifikation behandelt folgende Themen:
- Definitionen
- wichtige Eigenschaften von Sicherheitssteuerungsystemen
- Faktoren, die bei der Konstruktion kollaborativer Robotersysteme zu berücksichtigen sind
- eingebaute Sicherheitssysteme und deren wirksamer Gebrauch
- Anleitung zur Umsetzung der folgenden kollaborativen Techniken: sicherheitsbedingter überwachter Stillstand, manuelle Führung, Drehzahl- und Abstandsüberwachung, Energie- und Kraftbegrenzung.
Natürlich ist dies nur die erste Phase eines sich entwickelnden Wirtschaftszweiges. Die ISO/TS 15066 soll einen allgemeinen Rahmen für die Arbeit auf diesem Gebiet vorgeben, da wir erwarten, im Zuge der Umsetzung weiterer Anwendungen und der Weiterentwicklung der Technologie neue Erkenntnisse zu gewinnen.
Dank der ISO/TS 15066 könnten die herkömmlichen Vorsichtsmassnahmen und Schutzeinrichtungen, mit denen Menschen und Robotersysteme bisher voneinander ferngehalten wurden, im Falle gewisser energie- und kraftbegrenzter Anwendungen, die im Einklang mit den Normen ISO 10218-1 und ISO 10218-2 eingeführt werden, hinfällig werden. Die Technische Spezifikation enthält auch Daten aus einer Studie über Schmerzschwellen in verschiedenen Körperteilen eines Menschen. Diese Informationen können der Entwicklung und Umsetzung kollaborativer energie- und kraftbegrenzter Roboteranwendungen dienen.
Ein weiteres Mittel der Ermöglichung der Zusammenarbeit von Menschen und Robotersystemen ist die Drehzahl- und Abstandsüberwachung, die dafür sorgt, dass zwischen dem Robotersystem und dem Arbeiter ein Mindestsicherheitsabstand eingehalten wird, um jeden Kontakt zu vermeiden. Man muss sich darunter ein Robotersystem mit einer integrierten Schutzvorrichtung vorstellen, die die Nähe eines Menschen erkennt. Das Robotersystem bewegt sich im Bedarfsfall vom Menschen weg. Mit anderen Worten: Es «tanzt» mit ihm und hält sich immer einen Schritt vom Menschen entfernt. Die Technische Spezifikation enthält eine detaillierte Anleitung mit Angaben über die maximal zulässige Drehzahl und den einzuhaltenden Mindestabstand. Daraus können sich weitere technische Fortschritte im Bereich der Schutzvorrichtungen, neue Werkstoffe zur Dämpfung eines Kontakts zwischen Mensch und Maschine, leistungsfähigere Sensoren, bessere Bewegungssteuerung und andere innovative Entwicklungen ergeben.
Selbst wenn ein Robotersystem stillsteht, könnte ein Mensch theoretisch mit ihm kollidieren, genauso wie er gegen eine Wand laufen kann. Angesichts dieser Möglichkeit hat die Arbeitsgruppe die Anforderung formuliert, dass im gesamten System und den damit verbundenen Geräten scharfe Kanten und hervorstehende Teile zu minimieren sind, damit ein Mensch, der mit einer Maschine kollidiert nicht mehr Schaden nimmt, als wenn er gegen eine Wand laufen würde.
Quelle: ISO News, 2016
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ISO/TS 15066 (in englischer Sprache)