THWS präsentiert Forschung für eine sichere Zusammenarbeit von Menschen und Robotern

Kollaborative Roboter als Hilfsmittel gegen den Fachkräftemangel – wie kann das in Industrie und Handwerk funktionieren? Auf der Messe COBOTS4YOU im Würzburger Vogel Convention Center haben Ausstellende ihre Lösungen für diese Frage präsentiert. Prof. Dr. Tobias Kaupp vom Center für Robotik (CERI) der Technischen Hochschule Würzburg-Schweinfurt (THWS) hielt die Keynote-Ansprache und stellte die neuesten Forschungsergebnisse vor, wie die Zusammenarbeit zwischen Menschen und Cobots (kollaborativen Robotern) sicherer gestaltet werden kann.

Vor allem in der Automobilindustrie sind Industrieroboter ein bekanntes Bild: Vollautomatisierte Roboterarme sind Teil der Massenproduktionsanlage, doch kein Mensch kommt auch nur in deren Nähe. Von Kollaboration kann erst gesprochen werden, wenn Mensch und Roboter gemeinsam an einer Aufgabe arbeiten. Doch auch dies geschieht meist mit Robotern in einer Einhausung oder hinter einem Schutzzaun. Alternativ dürfen sich Mensch und Roboter nur in ihrem jeweils zugeordneten Bereich aufhalten.

Das Konzept, den Roboter beispielsweise als „dritte Hand“ des Menschen einzusetzen, vervielfache die Anwendungsfälle, bedeute durch die nötige räumliche Nähe aber ein deutlich größeres Risiko für Unfälle, so Prof. Dr. Kaupp. Er erläuterte den Zielkonflikt zwischen Produktivität und Sicherheit, der meist noch so gelöst werde, dass Roboter sich nur langsam bewegen, was aber die Produktivität verringere. Es brauche auch in einem hochdynamischen Umfeld eine berührungslose Sicherheitstechnik – das heißt, Mensch und Roboter kommen sich nicht in die Quere, obwohl sie sich für ihre Aufgaben schnell bewegen müssen. Um dies leisten zu können, entwickelte ein Team aus CERI-Forschenden und Wissenschaftlern der University of Technology, Sydney (Australien), gemeinsam eine granulare Arbeitsraumüberwachung in Echtzeit: „Der Roboter weiß für jeden Punkt im Arbeitsraum, wie weit das nächste Objekt entfernt ist und in welcher Richtung es sich befindet“, erklärte Prof. Dr. Kaupp. Mit dieser Information ist der Roboter in der Lage eine reaktive Bewegungsplanung einzusetzen und kann dadurch auf unvorhergesehene Ereignisse rechtzeitig reagieren.

Als Beispiel zeigte Prof. Dr. Kaupp eine Filmsequenz, in der ein Ball am Roboter vorbei rollt. Bisherige Software-Lösungen stellen diese dynamische Szene nicht adäquat dar – die Software des deutsch-australischen Forschungsteams kann diese Situation dagegen entsprechend der Realität abbilden, sodass der Cobot beispielsweise mit einer Ausweichbewegung reagieren kann. Als Sensoren für die Arbeitsraumüberwachung dienen Tiefenkameras oder LiDAR-Sensoren, von denen auch mehrere gleichzeitig zum Einsatz kommen können. Ein weiterer Vorteil der entwickelten Lösung: CPU-Rechenleistung ist ausreichend – für eine Darstellung in Echtzeit ist also kein Supercomputer vonnöten.

Zusätzlich zur Keynote zeigte ein Team aus Doktoranden und wissenschaftlichen sowie technischen Mitarbeitenden des CERI seine aktuellen Forschungsprojekte. Außerdem tauschten sich die CERI-Mitglieder gemeinsam mit Professoren des Center for Artificial Intelligence (CAIRO) der THWS mit den Besuchenden aus der Industrie über potenzielle Kooperationsmöglichkeiten aus.