MRK by Pilz:Wird ein Hindernis erkannt, versucht der Roboter die Bahn so anzupassen, dass keine Kollision stattfindet.

Wird ein Hindernis erkannt, versucht der Roboter die Bahn so anzupassen, dass keine Kollision stattfindet. - Bild: Pilz

Um in Roboter Applikationen ungewollte Kollisionen mit dem Menschen zu vermeiden, muss man sich von starr vorgegebenen Bewegungsbahnen verabschieden und auf dynamische Bahnplanung setzen. Das ist die Einschätzung der MRK-Experten des Automatisierungsunternehmens Pilz. Bei vielen MRK-Applikationen sei die Endposition des Roboters ohnehin wichtiger als der Weg vom Start zum Ziel, erläutern die Profis für Sicherheit bei Mensch-Roboter-Kollaborationen.

Pilz realisiert dies mit sicheren Nahfeld- oder Nahbereichssensoren. Diese müssen in der Lage sein, Menschen wie Objekte in einer Entfernung von wenigen Zentimetern bis zu mehreren Metern sicher zu erkennen, d.h. eine Annäherungsdetektion umgesetzt werden kann. Dabei gilt: Je früher der Roboter ein Objekt in seinem Bewegungsraum erkennt, umso besser kann er seine Bewegungsplanung anpassen und gegebenenfalls rechtzeitig ausweichen.

Die Sensoren erkennen statische wie auch dynamische Hindernisse. Diese beeinflussen die Bewegungsbahn des Roboters: Erkennen die Sensoren ein Hindernis, versucht der Roboter auszuweichen. Kann der Roboter dem Hindernis nicht ausweichen, bremst er. Ist der Arbeitsbereich wieder frei, setzt der Roboter seine Bewegung fort, ohne, dass der Mensch eingreifen muss. So können unwirtschaftliche Stillstandszeiten vermieden werden. Positive Folge: MRK-Applikationen sorgen hier für Flexibilität, sind dabei aber gleichzeitig höchst produktiv.

Wie erkennt der Roboter ein Hindernis?

Die Annäherungsdetektion im Bereich weniger Zentimeter kann zum Beispiel durch eine „taktile Haut“ mit integrierten sicheren kapazitiven Sensoren, die den Roboterarm umgibt, realisiert werden. Die Überwachung im Meter-Bereich hingegen wird durch eine Kombination verschiedener Sensoren – wie etwa Kameras, Infrarot, TOF (Time of Flight), Radar, Ultraschall - umgesetzt.

Diese so genannte "Sensorfusion" ist ein komplexes Sensorsystem, das in der Lage sein muss, große Datenmengen der unterschiedlichen Sensoren zu verbinden, auszuwerten und zu interpretieren. Das Ziel ist eine Hinderniserkennung in Echtzeit. Erprobt wird das bereits im Forschungsprojekt SSI-INSERO3D (Intelligente Service Robotic durch 3D Bilderfassung und –verarbeitung).

So rücken Sensorsystem und die Schnittstelle der Sensorfusion zur Robotersteuerung näher zusammen. Das erfordert eine hohe Performance um schnelle Reaktionszeiten zu ermöglichen. Daher ist die Integration des Sensorsystems in den Roboter notwendig. Damit vereinfacht sich auch die Handhabung für den Anwender. Dieser muss sich beispielsweise keine Gedanken mehr darüber machen, wo er welchen Sensor montiert und wie die Spannungsversorgung und Kabelführung erfolgen können.