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Sensorik Ohne Sensoren geht nichts

| Autor: Jan Vollmuth

Von Mensch-Roboter-Kollaboration bis zur Gesundheitsfürsorge: Ohne Sensoren geht dabei nichts, wie aktuelle Forschungsprojekte von Fraunhofer-Instituten zeigen.

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Durch die multisensorielle Arbeitsraumüberwachung kann die Mitarbeiterin sicher mit dem Roboter interagieren.
Durch die multisensorielle Arbeitsraumüberwachung kann die Mitarbeiterin sicher mit dem Roboter interagieren.
(Bild: Manfred Zentsch / Fraunhofer IOSB)

Industrie 4.0 ist eines der beherrschenden Themen in der Automatisierung. Ein Ziel dieser Initiative ist eine hochflexible und sehr effiziente Produktion, die etwa auch durch die direkte Zusammenarbeit von Menschen und Robotern erreicht werden soll. Dabei besteht eine der größten Herausforderungen darin, die Sicherheit des Menschen zu gewährleisten. Dies wird heute meist durch striktes Trennen von Mensch und Roboter erreicht, etwa mit Hilfe von Zäunen, Lichtschranken und ähnlichen Sicherheitsvorkehrungen. Der Nachteil: Diese Vorkehrungen verhindern das gemeinsame Nutzen von Arbeitsräumen sowie eine enge physische Zusammenarbeit.

Multisensorielle Überwachung des Arbeitsbereichs

Diesen Nachteil will das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) ausräumen: Das Institut entwickelte für eine enge Mensch-Roboter-Kooperation ein Verfahren, das auf eine multisensorielle Überwachung des Arbeitsbereichs setzt. Sie stellt eine Repräsentation der statischen und dynamischen Roboterumgebung zur Verfügung. Auf dieser Grundlage erkennt der Roboter mögliche Kollisionen z. B. mit Menschen und kann diese frühzeitig und sicher vermeiden.

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Durch den Einsatz mehrerer Tiefensensoren können dynamische Hindernisse verfolgt und deren Position und Geschwindigkeit geschätzt werden. Dies erlaubt ein frühzeitiges Erkennen möglicher Kollisionen. Außerdem wird in der Roboterumgebung eine 3D-Darstellung der Hindernisse berechnet, die auch den durch Hindernisse und den Roboter verdeckten Bereich berücksichtigt, der für die Sensoren nicht einsehbar ist. So lässt sich der Abstand des Roboters zu den Hindernissen abschätzen.

Roboter mit Gesten bedienen

Die mögliche Interaktion des Roboters umfasst die Kommunikation zwischen Mensch und Roboter, als auch die physische Interaktion des Roboters mit Gegenständen und Menschen. Die Kommunikation zwischen Mensch und Roboter erfolgt durch Gesten des Menschen: Der kann z. B. auf ein Objekt zeigen, das ihm der Roboter bringen soll. Diese Gesten erkennt der Roboter mit Hilfe einer Tiefenkamera, die am Arbeitsplatz montiert ist. Gleichzeitig werden bei einer physischen Interaktion, z. B. bei der Übergabe von Werkzeugen, die dabei entstehenden Kräfte gemessen. Sie werden auch verwendet, um den Zeitpunkt des Loslassens eines Gegenstands zu steuern.

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Über den Autor

 Jan Vollmuth

Jan Vollmuth

Redakteur, konstruktionspraxis – Alles, was der Konstrukteur braucht