Roboterprogrammierung Software unterstützt bei der Risikobeurteilung

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In einem gemeinsamen Forschungsprojekt mit dem Unternehmen voraus robotik GmbH entwickeln Forschende des Fraunhofer IFF eine Software, die bei der Risikobewertung von Roboterapplikationen unterstützt. Sie soll in die Roboterprogrammierung integriert werden.

Die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter erleichtert manuelle Arbeit, wirkt dem Fachkräftemangel entgegen und hilft produzierenden Unternehmen dabei, ihre Standorte langfristig zu sichern. Für den Einsatz von Robotersystemen ist nach der europäischen Maschinenrichtlinie eine CE-Kennzeichnung verpflichtend. Ein entscheidender Bestandteil ist dabei die Risikobeurteilung. Ein Prozess, der viel Zeit und umfangreiches Expertenwissen erfordert, was die Kosten des Einsatzes eines Roboters erhöht. Insbesondere für kleinere und mittlere Unternehmen stellt dies ein spürbares Hemmnis bei der Automatisierung ihrer betrieblichen Abläufe dar.

In dem Forschungsprojekt IRPro soll eine Softwareassistenz für die Risikobeurteilung einer Roboteranwendung entwickelt werden. Sie wird als Demonstrator umgesetzt und in einer Studie untersucht. Dabei wird das Softwaremodul direkt in die Benutzerschnittstelle der Robotersteuerung integriert.

Anforderungen indentifizieren

In einem ersten Teilprojekt sollen zunächst die Anforderungen an eine digitale Risikobeurteilung identifiziert werden. Hier sind vor allem die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer IFF gefragt. Sie entwickeln ein Konzept für den Ablauf und die Integration der Assistenzsoftware.

„Unser Ziel ist es, sowohl den gesetzlichen Anforderungen zu entsprechen als auch den Aufwand durch den Nutzer zu minimieren. Dazu modellieren wir Eigenschaften und Bedingungen von Gefahren“, erklärt Robert Scharping, Projektleiter am Fraunhofer IFF. „Bestandteil der Software ist außerdem die Bewertung und Analyse von Risiken. Dazu setzen wir computergestützte Assistenzsysteme zur modellbasierten Kraft- und Leistungsbegrenzung und Berechnung von Sicherheitsbereichen ein. Mithilfe dieser Daten kann letztlich eine zustandskorrekte Dokumentation der Risikobeurteilung erstellt werden“, erklärt Scharping weiter.

Softwaremodul zur digitalen Risikobeurteilung

Das Konzept wird in einem eigenständig und unabhängig einsetzbaren Softwaremodul zur digitalen Risikobeurteilung umgesetzt. Das Softwaremodul wird sodann in einen Softwarestack des Projektpartners Voraus Robotik integriert. Der Softwarestack des Unternehmens aus Hannover ist die hardwareagnostische Softwareplattform für Automatisierungstechnik voraus.core.

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Methoden und Verfahren der Risikoabschätzung

„Aufbauend auf dem hardwareunabhängigen Ansatz unserer voraus.core Software wollen wir das Softwaremodul zur digitalen Risikobeurteilung herstellerunabhängig realisieren und nahtlos in die Roboterprogrammierumgebung integrieren.“, sagt Dr.-Ing. Julian Öltjen, Research Director bei der voraus robotik GmbH. „Hierfür entwickeln wir entsprechende Schnittstellen, über die das am Fraunhofer IFF entwickelte Softwaremodul für die Risikobeurteilung direkt auf das jeweils passende Robotersimulationsmodell als digitalen Zwilling der realen Applikation zugreifen kann. Weiterhin wollen wir die Programmierumgebung um entsprechende Funktionen und Schnittstellen erweitern, damit der Nutzer bereits während der Programmierung des Roboters klare Hinweise auf mögliche Risiken erhält“, so Öltjen weiter.

Einfache und intuitive Anwendung

Bei einer Umprogrammierung beispielsweise bei Änderung im Produktionsprozess ermittelt die Software auch, ob und in welchem Umfang eine neue Risikobeurteilung vorgenommen werden muss. Wo bisher viel Fachwissen für die Risikobeurteilung erforderlich war, steht in diesem Projekt eine einfache und intuitive Anwendung der Software im Vordergrund.

„Den Fachexperten werden wir nicht ersetzen können, aber wir hoffen, den aufwändigen Prozess der Risikobeurteilung, der auf vielen Vorschriften und Normen beruht, zu beschleunigen und zu vereinfachen. Damit erleichtern wir insbesondere kleinen und mittelständischen Unternehmen den Einstieg in die Robotik und Automatisierung“, sind sich die Projektpartner einig.

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Ansatz für sichere selbstlernende Robotersteuerungen

Das Projekt wird im Rahmen der DATIpilot-Richtlinie gefördert. Diese Richtlinie des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unterstützt Forschungsprojekte, bei denen der Transfer von Wissen aus der Forschung in die Anwendung im Mittelpunkt steht. Außerdem sollen laut der Richtlinie neue Lösungsansätze für gesellschaftliche Herausforderungen generiert und wichtige Erkenntnisse für die Innovations- und Transferförderung gewonnen werden. Projektstart war am 01. September 2024. Das Projekt hat eine Laufzeit von 18 Monaten.

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