Im Audi-Werk Ingolstadt arbeiten Mensch und Roboter ohne Schutzzaun Hand in Hand.

Im Audi-Werk Ingolstadt arbeiten Mensch und Roboter ohne Schutzzaun Hand in Hand. - Bild: Audi

Wie gefährlich kollaborierende Roboter sein dürfen, war lange unklar. Es fehlten die notwendigen biomechanischen Grenzwerte für eine Kollision zwischen Mensch und Roboter.

Denn nur damit kann (reproduzierbar) beurteilt werden, ob eine Berührung des Roboters beim Menschen (keine) Schmerzen verursacht. Genau das soll die ‚Technical Specification‘ ISO/TS 15066 gewährleisten, die im Frühjahr 2016 veröffentlicht wurde.

Mit dieser Norm können nach entsprechender Validierung sichere Mensch-Roboter-Kollaborationen im industriellen Umfeld umgesetzt werden. Die ISO TS 15066 ergänzt damit die C-Norm EN ISO 10218 und gibt Hilfestellung speziell bei den Themen Risikobeurteilung und Validierung für die sichere Robotik.

In dem Dokument sind vier Kollaborationsarten als Schutzprinzipien genauer beschrieben. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Methode 4 (Leistungs- und Kraftbegrenzung). Denn in ihr werden erstmals Kollisionen zwischen Mensch und Maschine als mögliches Szenario in der sicheren Robotik zugelassen.

Berühren ja, verletzen nein

Doch wie stark dürfen die Drücke und Kräfte sein, mit denen Mensch und Roboter aufeinandertreffen? Denn auch wenn Kollisionen im Grundsatz nun möglich sind, dürfen sie zu keinen Verletzungen führen.

Dank der ISO/TS 15066 existieren nun detaillierte Angaben zu Schmerzschwellen für verschiedene Körperregionen: Im Anhang A der Technischen Spezifikation ISO/TS 15066 wird ein Körpermodell mit 29 spezifischen, in zwölf Körperregionen eingeteilte Köperbereiche aufgeführt.

Das Körperzonenmodell macht zu jedem Körperteil (z.B. am Kopf, an der Hand, am Arm oder am Bein) eine Angabe zu den jeweiligen Belastungsgrenzwerten mit Blick auf Kraft und Druck. Die Körperregion mit den niedrigsten zulässigen Kollisionswerten ist das Gesicht. Hier darf maximal eine Kraft von 65 N und ein Druck von 110 N/cm2 einwirken.

Bleibt die Anwendung während einer Begegnung zwischen Mensch und Roboter innerhalb dieser Grenzen, so ist sie normenkonform. Diese Werte bilden die Basis, um die Applikation mit einer „Leistungs- und Kraftbegrenzung“ umsetzen zu können. Durch ein Messverfahren wird ermittelt, ob die möglichen Kollisionen normenkonform und damit sicherheitstechnisch unbedenklich sind.

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