4by3

Effektive und sichere Mensch-Roboter-Kollaboration (4by3)

Im aktuellen EU-Forschungsprojekt 4by3 werden derzeit verschiedene Szenarien für die Mensch-Roboter-Kooperation umgesetzt. Arbeitspakete vom ZeMA sind einerseits die Entwicklung eines Mensch-Roboter-fähigen Systems und anderseits die Umsetzung von zwei Anwendungsszenarien.

Problemstellung:
Mensch-Roboter-Kooperationssysteme werden teilweise schon in der Produktion eingesetzt und stellen einen Ansatz zur bedarfsgerechten und ggf. temporären Automatisierung durch die Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) dar. Die MRK im Produktionsumfeld weist verschiedene Herausforderungen auf, so zum Beispiel die Benutzerfreundlichkeit und Effizienz. Weitere Aspekte sind die schnelle Anpassung der Systeme an die verschiedenen Aufgaben und die Sicherheit, die eine Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter ermöglicht. Die bisher auf dem Markt verfügbaren Robotersysteme weisen jeweils spezifische Nachteile auf und können die genannten Anforderungen nicht in vollem Maße erfüllen.

Zielsetzung:
Ziel des Projekts FourByThree ist die Entwicklung von einem neuen Robotersystem, die den Herausforderungen der Mensch-Roboter-Kollaborationen an gemeinsamen Arbeitsplätzen gerecht wird. Zu diesem Zweck soll das Robotersystem vier Haupteigenschaften mitbringen:

  • Modularität
  • Sicherheit
  • Benutzerfreundlichkeit
  • Effizienz

Vorgehen:
Die Entwicklung des 4by3 Roboters basiert auf einer branchenübergreifenden Bedarfsanalyse mit vier verschiedenen Montageaufgaben. Die Anforderungen werden aus der Analyse der Produkte, der Produktionsprozesse und deren Betriebsmitteln abgeleitet. Neben klassischen Roboterkenngrößen werden auch Aufgabenteilungen und Interaktionen zwischen Mensch und Roboter analysiert und beschrieben.

Die konstruktionssystematische Entwicklung des modularen, flexiblen und kollaborativen 4by3 Roboters besteht aus mehreren Arbeitspaketen. Neben Aktoren-, Steuerungs- und Sicherheitsentwicklung beschäftigt sich das ZeMA mit der Entwicklung der Armmodule und deren Verbindungselementen. Über eine kinematische Strukturanalyse werden die erforderlichen Arbeitsräume des Roboters untersucht und in einen kinematischen Roboterbaukasten überführt. Als Grundlage der Optimierung des Baukastensystems dient die Validierung und Realisierung des 4by3 Roboters im Produktionsumfeld.

Ergebnisse / Projektstand:
Hardware und Software des Robotersystems werden für die Mensch-Roboter-Kollaboration an gemeinsamen Arbeitsplätzen optimiert.

Durch die Modularität der neuen Robotergeneration können Hard- und Software der Systeme vom Anwender beliebig kombiniert werden. So können die Roboter optimal an die jeweilige Aufgabenstellung angepasst werden. Neue Mechanismen und Strategien können während des Betriebs am gemeinsamen Arbeitsplatz die größtmögliche Sicherheit für den Arbeiter gewährleisten. Durch multimodale Interaktionsmechanismen kann eine besonders einfache Programmierung ermöglicht werden. Hierdurch wird die Benutzerfreundlichkeit vor allem für Arbeiter ohne Vorkenntnisse im Programmieren deutlich erhöht.

Durch diese Maßnahmen werden effiziente Roboter entwickelt, die schnell in Betrieb genommen werden können und zuverlässig und sicher arbeiten.

Vier Pilotanwendungen werden genutzt, um die Roboter gemäß den Bedürfnissen in der Produktion zu entwickeln und anzupassen.

Verwertungskonzept:
Für die im Projekt FourByThree gewonnenen Forschungsergebnisse werden bereits Folgeprojekte beantragt und auf nationaler und internationaler Plattform veröffentlicht. Die entwickelte Technologie und Methodik wird in vier Produktionsanlagen in enger Zusammenarbeit mit den Industriepartnern umgesetzt.

Laufzeit:

01.12.2014-31.12.2017

 

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