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11.02.2019

Sichere Zusammenarbeit von Mensch und Roboter

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU haben eine neuartige Technologie entwickelt, dank derer die Zusammenarbeit mit industriellen Großrobotern fast so intuitiv funktioniert wie mit menschlichen Kollegen. Mit ihr können Roboter Gesten, Gesichter und Körperhaltungen erkennen, wodurch eine besonders sichere und effiziente Kooperation möglich wird.

Wirft man einen Blick in Produktionshallen, so ist die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter gang und gäbe. Oder besser gesagt: Das Nebeneinander arbeiten. Schwerlastroboter sind zwar mittlerweile ohne Schutzzaun neben ihren menschlichen Kollegen tätig, eine direkte Interaktion ist allerdings nicht möglich. Aus Sicherheitsgründen stoppt der Roboter bisher seine Bewegung, sobald der Mensch einen großräumigen Sicherheitsbereich um ihn herum betritt.

Sicher, effektiv und direkt zusammenarbeiten

Eine neuartige Technologie aus dem Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU steigert nun die Effizienz dieser Zusammenarbeit – und damit der gesamten Fertigung. „Wir haben die bisher eingesetzte Technologie um eine effektive, sichere und flexible Interaktion ergänzt“, sagt Dr.-Ing. Mohamad Bdiwi, Abteilungsleiter am Fraunhofer IWU. „Der Mensch kann also erstmalig direkt mit Schwerlastrobotern kommunizieren und kooperieren.“

  • Der Roboter erkennt das Bauteil, das die Mitarbeiterin hält. Bild: Fraunhofer IWU

    Der Roboter erkennt das Bauteil, das die Mitarbeiterin hält. Bild: Fraunhofer IWU

  • Verschiedene Sicherheitsbereiche um den Roboter definieren, ob und wie Roboter und Mensch in der jeweiligen Zone zusammenarbeiten. Bild: Fraunhofer IWU

    Verschiedene Sicherheitsbereiche um den Roboter definieren, ob und wie Roboter und Mensch in der jeweiligen Zone zusammenarbeiten. Bild: Fraunhofer IWU

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In der Produktion sieht diese Kooperation so aus: Betritt der Mensch den Arbeitsbereich rund um den Roboter, erkennt dieser des-sen Gesten, Gesicht und Körperhaltung. Die Daten nutzt er zum einen, um die Zusammenarbeit sicher zu gestalten, zum anderen zur Steuerung. So kann der Mensch seinem metallenen Kollegen beispielsweise über Hand- und Armgesten Arbeitsaufträge geben – der Roboter analysiert dabei selbst komplexe Bewegungen.

„Unsere Technologie holt die Gestensteuerung in den Industriebereich. Denn bisher findet sie primär in Spielumgebungen Anwendung, etwa bei Konsolen“, ergänzt Bdiwi. Neben den Händen des Menschen behält der Roboter auch dessen Gesicht im Blick: Schaut der Mensch zur Seite oder nach hinten, weil er sich etwa mit einem dort stehenden Kollegen unterhält, weiß die Maschine, dass die Armbewegungen nicht ihr gelten. Mensch und Roboter können direkt zusammen arbeiten und sich auch Werkstücke oder Werkzeuge überreichen.

Ist die Hand des Werkers zu nah an seinem Gesicht, so dass eine Übergabe Gefahren bergen würde, erkennt der Roboter dies und wartet ab, bis der Werker oder die Werkerin ihm seine Hand weit genug entgegenstrecken. Herzstück dieser Mensch-Roboter-Interaktion sind intelligente Algorithmen und 3D-Kameras, die dem Roboter als Auge dienen.

Die Algorithmen sind einsatzbereit. Auf der Preview der Hannover Messe am 24. Januar 2019 stellen die Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer IWU ihre Entwicklung vor. Auf der Hannover Messe vom 1. bis 5. April 2019 präsentieren sie den Besucherinnen und Besuchern eine Demo-Applikation, die sich interaktiv durch Gesten steuern lässt.

Unternehmensinformation

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Reichenhainer Straße 88
DE 09126 Chemnitz
Tel.: 0371-5397-0
Fax: 0371-5397-1404

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