Roboter in der Produktion, Bild: Sick

In der industriellen Fertigung wird die Interaktion von Mensch und Maschine zunehmen. Bild: Sick

Das Zusammenspiel von Menschen und Maschinen rückt nicht erst mit Industrie 4.0 in den Fokus der industriellen Automatisierung. Bislang mit etwa 90 Prozent dominierend sind zwei Interaktionsszenarien: die Koexistenz und die Kooperation. Raum und Zeit sind hierbei maßgebend.

Eine Arbeitssituation, in der sich Mensch und Maschine bei der Interaktion zeitgleich in benachbarten Bereichen aufhalten, wird als Koexistenz bezeichnet. Ein typisches Beispiel hierfür ist eine Einlegestation mit Drehtisch an einer Roboterzelle. Mensch und Maschine arbeiten zeitgleich in benachbarten Arbeitsräumen, deren Übergang zum Beispiel mit einem Sicherheits-Lichtvorhang deTec4 Prime überwacht wird.

Kooperation von Mensch und Maschine

Eine Interaktion, bei der sich Mensch und Maschine einen gemeinsamen Arbeitsraum teilen, aber zu unterschiedlichen Zeitpunkten darin arbeiten, bezeichnet man als Kooperation.

Eine solche Arbeitssituation ist beispielsweise in einer Übergabestation für einen Montageroboter gegeben. Ein Werker legt ein Werkstück ein, gleichzeitig sorgt ein Sicherheits-Laserscanner S3000 mit mehreren simultanen Schutzfeldern, die den Werker erfassen, für eine Reduzierung der Robotergeschwindigkeit oder einen sicherheitsüberwachten Halt der Roboterbewegung.

Kollaboration von Menschen und Robotern

Im Rahmen von Industrie 4.0 rückt eine dritte Interaktionsform zunehmend in den Mittelpunkt: die Kollaboration von Menschen und Robotern. Hierbei teilen sich beide zum gleichen Zeitpunkt denselben Arbeitsraum.

Ein Beispiel ist eine mobile Plattform mit einem Roboter, der Teile von einem Band oder einer Palette greift und nach dem Transport zu einem Arbeitsplatz dem dortigen Werker präsentiert und an ihn übergibt. In solchen kollaborativen Szenarien reichen die klassischen sicheren Detektionslösungen der Koexistenz oder Kooperation nicht mehr aus.

Jetzt müssen Kräfte, Geschwindigkeiten und Verfahrwege von Robotern in Abhängigkeit vom tatsächlichen Gefährdungsgrad überwacht, beschränkt und bei Bedarf gestoppt werden. Die Distanz zwischen Mensch und Roboter wird damit zu dem entscheidenden sicherheitsrelevanten Parameter.

Mensch in Aktion mit Roboter, Bild: Sick
Kollaboration: Im Rahmen von Industrie 4.0 rückt die Kollaboration von Menschen und Robotern in den Vordergrund. Hierbei teilen sich beide zum gleichen Zeitpunkt denselben Arbeitsraum. Etwa bei einer mobilen Plattform mit einem Roboter, der Teile von einem Band oder einer Palette greift und nach dem Transport zu einem Arbeitsplatz dem dortigen Werker präsentiert und an ihn übergibt. Bild: Sick

Am Anfang steht die Risikobeurteilung

Keine Mensch-Roboter-Kollaboration gleicht der anderen – daher ist eine individuelle Risikobeurteilung der MRK-Applikation selbst dann erforderlich, wenn der eingesetzte Roboter speziell für die Interaktion mit dem Menschen entwickelt wurde – ein solcher Coboter also schon von der grundsätzlichen Auslegung her eine Vielzahl von Merkmalen einer inhärent sicheren Konstruktion aufweist.

Gleichzeitig muss auch der Kollaborationsraum grundlegende Anforderungen erfüllen hinsichtlich von Mindestabständen zu angrenzenden begehbaren Bereichen mit Quetsch- oder Einklemmgefahren.