Neue Technologien für die sichere Mensch- Roboter-Interaktion. Geschäftsfeld Robotersysteme

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1 Geschäftsfeld Robotersysteme 1

2 Aktuelle Arbeitsfelder im Geschäftsfeld Robotersysteme Serviceroboter für Inspektion, Reinigung und Wartung Mobile Assistenzrobotik Robotik- und Handhabungstechnik für Industrie und Life-Science Robotik und VR/AR Anwendungsgebiete Industrielle Infrastruktur Rohre, Schächte, Kanäle Kraftwerke, Windenergieanlagen Fassaden Technologien: Kinematiksysteme und Werkzeugträger Trägersysteme und Roboterplattformen Steuerung und Navigation Mehrkamerasysteme Reinigungs- und Inspektionstechnologien unter Wasser Medienversorgung Sicherheit, Bedienung, Teleoperation Mobile Robotersysteme Softwarearchitekturen und Middleware Umweltwahrnehmung und Navigation Sichere Mensch Roboter Interaktion Sichere Manipulatoren Künstliche Haut, Kollisionsdetektion Sensorik für sichere Mensch- Roboter-Interaktion Multisensorsysteme, Arbeitsraumüberwachung dynamische Schutzraumüberwachung Kollisionsuntersuchungen Mensch-Roboter Multimodale Interaktion Sprache, Haptik, GUI Produktion Logistik 3D-Bearbeitung Flexibles Handling Bauteilbezogene Programmierung Biotechnologische Produktion Entwicklung spezieller Komponenten der Laborautomatisierung Roboterzellen in virtueller und realer Umgebung Simulation Entertainment Präsentationsplattformen Interaktive Motionbase Immersive Visualisierung Kopplung Robotik und VR/AR Entwicklung von Sensorik und Interaktionshardware 2

3 Auszug relevanter Normen Maschinenrichtlinie ISO 12100, Teile 1 / 2 Sicherheit von Maschinen Grundbegriffe, allgemeine Gestaltungsleitsätze ISO (EN 1050) Sicherheit von Maschinen Grundsätze zur Risikobeurteilung ISO Teil 1 / Teil 2 Industrieroboter Sicherheitsanforderungen Roboter FDIS (in Abstimmung) (Teil1 ) und Robotersystem und Integration (Teil 2) ISO/TS Robots and robotic devices - Collaborative robots Sicherheitsanforderungen ISO 13849, Teil 1 / 2 Sicherheit von Maschinen Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen ISO Sicherheit von Maschinen Anordnung von Schutzeinrichtungen hinsichtlich Annäherung von Körperteilen IEC/TR Safety of machinery - Electro-sensitive protective equipment - Part 4: Particular requirements for equipment using vision- based protective devices 3

4 Wie erreicht man sichere Mensch- Roboter-Interaktion? SICHERE ROBOTER ARBEITSRAUM- ÜBERWACHUNG KOLLISIONSSENSORIK ANNÄHERUNG Quelle: MRK Systeme GmbH 4

5 Wie erreicht man sichere Mensch- Roboter-Interaktion? SICHERE ROBOTER 5

6 BROMMI Bionische Rüsselkinematik für sichere Roboteranwendungen in der Mensch-Maschine-Interaktion Projektpartner: Fraunhofer IFF Magdeburg Geschäftsfeld Robotersysteme - Projektkoordinator - TU Berlin FG Regelungssysteme Fakultät IV: Elektrotechnik und Informatik Das Projekt wird im Rahmen der Fördermaßnahme BIONA Bionische Innovationen für nachhaltige Produkte und Technologien des Bundesministeriums für Bildung und Forschung gefördert und vom Projektträger im DLR betreut. 6

7 BROMMI Serielle Modularkinematik: Vorteile in Bezug auf Sicherheit konstruktiv/mechanisch bedingt sichere Geschwindigkeitsbegrenzung (z.b. max. 250mm/s) keine Klemm- oder Scherstellen keine gegenläufigen Bewegungen bei Rüsselkinematiken geringer Bewegungsraum der Kinematik bei vergleichsweise großem Arbeitsraum für Menschen plausible, nachvollziehbare Bewegungen keine Energiespeicher (Feder, pneumatische Aktoren) (zum Patent angemeldet) 7

8 Wie erreicht man sichere Mensch- Roboter-Interaktion? ARBEITSRAUM- ÜBERWACHUNG 8

9 Optische Arbeitsraumüberwachung, Projektionssystem Projektionsbasiertes Überwachungssystem: Einsatz von Projektor- und Kameratechnik Sicherheitsbereiche können direkt in die Umgebung projiziert werden => hohe Transparenz für den Nutzer Kameras detektieren Verletzungen der Sicherheitsbereiche bei Unterbrechung der Projektionsstrahlen 9

10 Optische Arbeitsraumüberwachung, Projektionssystem (zum Patent angemeldet) 10

11 Arbeitsraumüberwachung: Taktiles Sensorsystem als drucksensitiver Bodenbelag 11

12 Wie erreicht man sichere Mensch- Roboter-Interaktion? KOLLISIONSSENSORIK 12

13 Taktile Sensorsysteme Geforderte/erfüllte Anforderungen ROBUST & ZUVERLÄSSIG zertifizierbar für Personenschutz EINFACH herstellbar BIEGSAM zur Anpassung an gerundete Geometrien ENERGIEABSORBIEREND um Kollisionen zu dämpfen MAßGESCHNEIDERT auch anpassbar an Freiformoberflächen 13

14 Was taktile Sensoren können Berührungserkennung, Ortsauflösung, multi-touchfähig 14

15 Was taktile Sensoren können robust 15

16 Was taktile Sensoren können wasserdicht 16

17 Taktile Sensorsysteme Aufbau Matrixaufbau textile / gedruckte Leiterbahnen Elastomer mit druckabhängiger Leitfähigkeit Variable Form und Größe zum Patent angemeldet 17

18 Taktile Sensorsysteme Aufbau Vernähen / Verschweißen des Hüllmaterials Variables Hüllmaterial Mechanische Vorspannung der Sensorzellen zum Patent angemeldet Zustandsüberwachung 18

19 Widerstand Neue Technologien für die sichere Mensch- Roboter-Interaktion Taktile Sensorsysteme Zustandsüberwachung mittels Ruhestromprinzip Offener Kontakt (Kabelbruch o.ä.) Sensorzelle unbelastet Sensorzelle belastet Kurzschluss Signal einer einzelnen Sensorzelle Zeit 19

20 Was taktile Sensoren können Stoßdämpfung 20

21 Taktile Sensorsysteme Energieabsorbierende Dämpfungsschicht ermöglicht Abbremsen des Roboters vor Kollision!! Dämpfungsschicht Dämpfungsschicht oberhalb der Sensorebene Sensorschicht (inkl. Verdrahtungsebene) Sensorschicht Dämpfungsschicht Dämpfungsschicht unterhalb der Sensorebene Verdrahtungsebene 21

22 Taktile Sensorsysteme Evaluierung der Dämpfungsschicht Taktilsensor ohne Dämpfungsschicht Pendelversuch zur Ermittlung der Dämpfungseigenschaften Taktilsensor mit 20mm Dämpfungsschicht 22

23 Taktile Sensorsysteme, kraftgekoppelte Bewegungssteuerung 23

24 Veranstaltungen Hannover Messe (4. bis 8. April ) Messestand innerhalb der Leitmesse INDUSTRIAL AUTOMATION im Ausstellungsbereich Mobile Roboter & Autonome Systeme (Halle 14, Stand J10/12) Exponate: Visuelle Navigation mobiler Roboter Künstliche Haut Projektiontechnik zur Arbeitsraumüberwachung Fachtagung im Rahmen der 14. IFF-Wissenschaftstage vom 28. bis 30 Juni Sichere Mensch-Roboter-Interaktion und -Kooperation Termin:

25 Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF Sandtorstraße Magdeburg Kontakt Dr. techn. Norbert Elkmann Geschäftsfeldleiter Robotersysteme Telefon Fax