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Kollaborative Roboter

Die Entwicklung der kollaborativen Roboter ist den beiden Professoren James Edward Colgate und Michael A. Peshkin aus den USA zu verdanken. Im Jahr 1996 konnten diese, aufgrund eines finanzierten Projektes von General Motors, diese hervorragende Entwicklung abschließen.

Die Patentbeschreibung lautet wie folgt:

„Ein Apparat und eine Methode zur direkten physischen Interaktion zwischen einer Person und einem Allzweck-Manipulator, der von einem Computer gesteuert wird.“

– James E. Colgate und Michael A. Peshkin –

Mit der Entwicklung wurde das Ziel erreicht, dass kollaborative Roboter direkt mit Menschen zusammenarbeiten, können ohne, dass die Menschen hier größerer Gefahr ausgesetzt sind. Schutzvorkehrungen und Abstände sind so nicht mehr nötig und der Umfang der Einsatzorte von Robotern hat sich stark erweitert.

Die Entwicklung der kollaborativen Roboter

Zu Beginn war es den ersten Modellen, der Roboter im kollaborativen Einsatz nicht möglich, eigenständige Bewegungen auszuführen. Hier wurde die Führung der Bewegung von Menschen übernommen und der Roboter konnte lediglich geringen Einfluss auf die Bewegungsrichtung nehmen.

Die späteren Modelle können nun aber eigenständige Aufgaben in direkter Zusammenarbeit übernehmen und sind zum Schutz der Menschen mit speziellen Verfahren, Sensoren und Mechanismen ausgestattet um die Sicherheit der menschlichen Arbeiter zu jeder Zeit sicherzustellen. Dafür kommen Sensoren zu Einsatz die in verschiedenen Bereichen sitzen und auch die Kraft und Schnelligkeit der Roboter ist begrenzt. So wird es möglich, dass diese ohne Schutzvorkehrungen wie zum Beispiel Zäune direkt mit Menschen zusammenarbeiten können.

Welche Merkmale machen den kollaborativen Roboter so besonders?

Kollaborative Roboter wurden speziell für den Einsatz in der direkten Zusammenarbeit mit Menschen entwickelt. Um für diesen Einsatz zugelassen zu werden, müssen diese Roboter über spezielle Eigenschaften verfügen. Die Sicherheit der Menschen muss zu jeder Zeit gewährleistet sein, was eine spezielle Ausstattung der Roboter nötig macht. Aus diesem Grund sind die Cobots, so werden diese speziellen Maschinen auch genannt, mit Sensorgen ausgestattet die besonders sensibel sind und den Roboter sofort abschalten, falls Veränderungen oder Hindernisse jeglicher Art auftreten. Durch diese Sensoren wird die Arbeit in direkter Form mit Menschen möglich gemacht.

Im Arbeitsgesetzt gibt es hierzu spezielle Normen die die direkte Zusammenarbeit von Robotern, also im kollaborativen Einsatz, regeln. So wird die Sicherheit der Menschen gewährleistet.

Um die Sicherheit genau zu gewährleisten, müssen die verschiedenen Bereiche wie die Kraft, die Fahrwege und die Geschwindigkeit genauestens überwacht werden. Dazu arbeitet der Cobot mit eingeschränkter Kraft und Geschwindigkeit. Könnte dieser doch in abgesicherten Bereichen ohne die Zusammenarbeit mit Menschen deutlich mehr Kraft du Schnelligkeit aufbringen, muss all dies für den kollaborativen Einsatz beschränkt werden. Nur so kann die Sicherheit für den Mitarbeiter, der direkt in der Zusammenarbeit mit dem Cobot steht, gewährleistet werden.

Um all die verschiedenen Bereiche der Sicherheitsgewährleistung abzudecken, können verschiedene Syste zum Einsatz kommen. Laserscanner, Vision-Systeme, Ultraschall oder sogar Radar-Systeme bieten hier Möglichkeiten um die Arbeit ohne jegliche Abgrenzung zwischen Menschen und Maschine zu ermöglichen.

Einsatzbereich von kollaborative Roboter

Es gibt aber auch Arbeiten, bei denen der kollaborative Roboter Berührungen mit Menschen vollziehen muss. Um auch hier die Sicherheit der Menschen zu gewährleisten, müssen hier besonders Kraft und Druck, die der Roboter ausübt, begrenzt werden. Auch hier kommen spezielle Sensoren zum Einsatz die in den Gelenken der Roboter angebracht sind. Bei diesen speziellen Sensoren handelt es sich um Kraft-Moment-Sensoren, die den Cobot sofort abschalten sollten, die Werte für Druck oder Kraftaufwand überschritten werden. Mit diesen Sensoren soll die Verletzungsgefahr für den Mitarbeiter, der mit dem Cobot zusammenarbeitet, sichergestellt werden. Verletzungen von Menschen müssen in jedem Fall vermieden werden, was auch den Einsatz von zusätzlichen Sensoren nötig macht. In Schutzhüllen sind diese angebracht und reagieren auf Druck oder Berührung, wird eines registriert schaltet sich auch hier der kollaborative Roboter sofort ab und Verletzungen können vermieden werden.

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