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„Ziel ist erstmalig ein ganzheitliches Absicherungssystem“

Fünf Fragen an den Projektleiter Professor Norbert Jung
„Ziel ist erstmalig ein ganzheitliches Absicherungssystem“

Foto: © H-BRS/Lichtenscheid
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Herr Jung, was ist das beson­ders Inno­v­a­tive an Ihrem Pro­jekt, was unter­schei­det es von anderen ein­schlä­gi-gen Pro­jek­ten zum The­ma Anwen-dung von Sen­soren zum Arbeitss­chutz an kol­la­bori­eren­den Robot­ern?

Mit unserem Ansatz möcht­en wir die Unter­suchun­gen auf einen möglichst flex­i­blen Ein­satz von Robot­ern für die Pro­duk­tion aus­richt­en. All­ge­mein disku­tiert wer­den dies­bezüglich ja speziell zukün­ftige Fab­riken, in denen Robot­er schon eine Vielzahl von Auf­gaben autonom, koop­er­a­tiv mit anderen Robot­ern oder kol­lab­o­ra­tiv mit Men­schen durch­führen wer­den und gegebe­nen­falls sich­er zwis­chen diesen Modi wech­seln kön­nen. Bish­er erfordern diese ver­schiede­nen Anwen­dungs­fälle meist unter­schiedliche Sys­teme zur Absicherung und wer­den bezüglich der Sicher­heit auss­chließlich für bes­timmte Anwen-dun­gen beurteilt. Wir haben uns im Pro­jekt das Ziel geset­zt, ein Funk­tion­s­muster für ein Sys­tem zu entwick­eln, das auf­grund eines Zusam­men­schlusses „diver­sitär­er“ Sen­sorik und ein­er „ganzheitlichen“ Infor­ma­tion­sauswer­tung durch geeignete Meth­o­d­en – z.B. aus dem Bere­ich des maschinellen Ler­nens – in der Lage ist, die Überwachung rel­e­van­ter Anwen­dungs­fälle hin­sichtlich der Arbeitssicher­heit abzudeck­en.
Als Neben­ef­fekt erhof­fen wir uns, in Bezug auf zukün­ftige Nor­mungen einen rel­e­van­ten Beitrag zu leis­ten. Im Ide­al­fall ließe sich von unseren Unter­suchun­gen auch anhand des Funk­tion­s­musters ein ver­all­ge­mein­ert­er Min­dest­stan­dard für die Überwachung von Indus­trier­o­bot­ern für rel­e­vante kol­lab­o­ra­tive Anwen­dungs­fälle ableit­en. Der Ein­satz von intel­li­gen­ter Sen­sorik mit dem Fokus auf robuste Hauterken­nung stellt ein weit­eres Alle­in­stel­lungsmerk­mal unser­er Forschung dar. Diese Sen­sorik erlaubt es dem Robot­er in – hof­fentlich – allen rel­e­van­ten Fällen, zuver­läs­sig zwis­chen Men­schen und Objek­ten zu unter­schei­den und ins­beson­dere auch die Per­son­en­erken­nungsleis­tung hin­re­ichend zu steigern. So kön­nten die Vorteile eines „intel­li­gen­ten Mut­ings“, die bere­its in vor­ange­gan­gen Pro­jek­ten unter­sucht wur­den, nun auch im Bere­ich der kol­la­bori­eren­den Robot­er weit­er ver­tieft wer­den.
Worin beste­hen die Weit­er­en­twick­lun­gen im Ver­gle­ich zum Vorgänger­pro­jekt SPAI?
Die kam­er­abasierte berührungs­los wirk­ende Schutzein­rich­tung (BWS) soll in ein mul­ti­modales Sen­sorsys­tem einge­bet­tet wer­den. Während der Haup­tan­wen­dungs­fall im Pro­jekt SPAI zunächst die Überwachung eines den Indus­trier­o­bot­er umgeben­den Bere­ichs und die Imple­men­ta­tion eines intel­li-gen­ten Mut­ing-Ver­fahrens im Sinne eines „inter­ak­tiv­en Zauns“ behan­delt wurde, soll nun speziell der deut­lich kom­plexere Fall der kol­la­bori­eren­den Robot­er betra­chtet wer­den. Neben den zusät­zlichen Sen­sortypen soll ein NIR-Kam­erasys­tem mit robuster Hauterken­nungs­fähigkeit auf kri­tis­che Berei-che des Robot­ers adap­tiv aus­gerichtet wer­den. Die Posi­tion­ierung der Kam­era soll dabei vom jew­eili­gen Arbeit­spro­gramm des Robot­ers abgeleit­et wer­den. Auch das NIR-Kam­erasys­tem an sich soll durch ein neues, verbessertes Ver­fahren zur Bil­dakquise über­ar­beit­et wer­den, um die bish­eri­gen Begren­zun­gen möglichst aufzuheben.
Gehen Sie in diesem Pro­jekt auch die Prob­lematik der „blind­en Zonen“ an, also wie Sen­soren möglichst so platziert wer­den und operieren, dass sie alle Objek­te im Arbeits­bere­ich möglichst voll­ständig erfassen?
Diese rel­e­vante Prob­lematik ist natür­lich Bestandteil unser­er Unter­suchun-gen. Wie weit­er oben beschrieben, möcht­en wir aus dem jew­eili­gen Robot­er­pro­gramm ableit­en, wohin zum Beispiel das NIR-Kam­erasys­tem aktuell aus­gerichtet wer­den muss, so dass ins­beson­dere der Raum überwacht wer­den kann, in dem sich der Robot­er im fol­gen­den Schritt bewe­gen wird. Die Über­schnei­dung der definierten Überwachungszo­nen soll dann zusätz-lich für eine opti­male Abdeck­ung des zu überwachen­den Bere­ichs sor­gen.
Wie gehen Sie das Prob­lem an, dass die Sen­soren infolge der Erfas­sung von poten­ziell sicher­heits­ge­fährden­den Umfeld­dat­en nicht unbe­d­ingt den gesam-ten Pro­duk­tion­sprozess zum Still­stand brin­gen – zumin­d­est für den Fall, dass es sich nur um „gerin­gere Gefährdun-gen“ han­delt? Wie erken­nen die Sen­soren, dass es sich lediglich um „geringe Gefährdun­gen“ han­delt?
Der Grad der Gefährdun­gen wird durch den Modus des Robot­ers und die Bewe­gungsvek­toren der Per­so­n­en sowie deren Abstand zum Robot­er definiert. Ein Beispiel: Eine Gruppe von Per­so­n­en wird durch eine Halle mit mehreren Robot­er­ar­beit­splätzen geführt. Im Fern­bere­ich wer­den der Bewe­gungsvek­tor und der Abstand der Per­so­n­en zu den Robot­er­ar­beit­splätzen erfasst. Lässt min­destens ein Bewe­gungsvek­tor erwarten, dass eine Per­son in einen Robot­er­ar­beits­bere­ich ein­dringt, wird in Form ein­er optis­chen oder akustis­chen War­nung eine erhöhte Sicher­heitsstufe sig­nal­isiert und der Pro­duk­tion­sprozess gegebe­nen­falls hin­sichtlich Geschwindigkeit auf ein sicheres Maß gesenkt. Beim Ein­treten in den Arbeits­bere­ich wer­den die Dat­en der fer­nen und mit­tleren Überwachung­sein­heit­en abgeglichen, um eine zweifels­freie Detek­tion und Lokalisierung der Per­son zu gewährleis­ten. Sofern hier vorhan-den, schal­tet der betrof­fene Robot­er nun in einen kol­lab­o­ra­tiv­en Modus. Andern­falls wird der Prozess gestoppt, da ein Ein­drin­gen von Per­so­n­en dann nicht zuläs­sig wäre.
Für den kol­lab­o­ra­tiv­en Betrieb wird nun der mit­tlere und nahe Wirkungs­bere­ich überwacht, bei dem der Schutzraum eng um die Aktorik des Robot­ers ges­pan­nt wird. Nach gle­ichem Prinzip soll hier das Robot­er­sys­tem bei ein­er mit Gefährdung ver­bun­de­nen Annäherung ver­langsamt und im Zweifels­fall in einen sicheren Zus­tand gebracht wer­den. Zusät­zlich soll die Möglichkeit geprüft wer­den, durch einen alter­na­tiv­en Bewe­gungsp­fad den Robot­er an der poten­tiellen Gefahren­stelle vor­bei navigieren zu lassen.Wird Ihr Sys­tem, wenn es fer­tig und anwend­bar ist, allen aktuellen Vorschriften und Nor­men zum Sicher­heits- und Gesund­heitss­chutz entsprechen?
Aktuelle Vorschriften wer­den in unsere Forschungsar­beit nach Möglichkeit natür­lich mit ein­be­zo­gen. Allerd­ings stellen wir im Rah­men des Forschung­spro­jek­t­snicht den Anspruch, ein fer­ti-ges Pro­dukt zu entwick­eln, son­dern wer­den – wie bere­its oben geschrieben – ein exem­plar­isches Funk­tion­s­muster entwer­fen, um unsere Hypothe­sen the­o­retisch und prak­tisch zu unter­suchen und die Mach­barkeit unseres Ansatzes – bezo­gen auf die Sicher­heit möglichst auch quan­ti­ta­tiv – zu zeigen. Da wir aber mögliche Prob­leme ein­er späteren Pro­duk­ten­twick­lung soweit abse­hbar ein­beziehen wollen, ver­suchen wir das Sys­tem gemein­sam mit den Pro­jek­t­part­nern mit den entsprechen-den Vorschriften „im Hin­terkopf“ zu entwer­fen.
Vie­len Dank für das Gespräch.
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