Digitale Sicherheitsauslegung und Sicherheitsabnahme für Cobots

In der Praxis scheitern MRK-Projekte oft nicht an der Idee, sondern an der sicheren und zugleich wirtschaftlichen Umsetzung. Sicherheitsauslegung, Risikobeurteilung, Abnahme und Parametrierung sind aufwendig, teils manuell, schwer vergleichbar und verlangen detailliertes Know-how. Und am Ende steht die Frage: Ist das wirklich normkonform und belastbar?

Das Fraunhofer IFF entwickelt digitale Werkzeuge, um die Einstiegshürde in einen sicheren und effizienten Betrieb von Cobots für Unternehmen zu senken. Unser Ansatz: Wir digitalisieren Sicherheitsbeurteilung, Auslegungs- und Abnahmeprozesse konsequent und entwickeln hierfür die nötigen Modelle und Werkzeuge.

Ziel ist, dass Unternehmen MRK-Anwendungen schneller, konsistenter und mit geringerem Aufwand planen, beurteilen und in Betrieb nehmen können. Dabei geht es nicht nur um Sicherheit. Es geht auch um Effizienz, Verfügbarkeit und die Frage, wie sich Sicherheitsfunktionen so auslegen lassen, dass sie die Anwendung im Betrieb nicht unnötig ausbremsen.

Was hinter »Kollaborativer Sicherheit« steckt

Unsere Forschung und Entwicklung bündelt zentrale Fragen der sicheren Mensch-Roboter-Kollaboration: Sicherheitsauslegung und Sicherheitsabnahme von Cobots vereinfachen und gleichzeitig die Effizienz von MRK-Anwendungen steigern.

Dazu bearbeiten wir u. a. diese Bausteine:

• Digitale Risikobeurteilung für mehr Konsistenz und weniger Aufwand: Wir entwickeln Softwareassistenz für eine korrekte und aufwandsarme Risikobeurteilung nach ISO 12100. Ziel ist, Anwenderinnen und Anwender ohne tiefes Vorwissen zu unterstützen und einzelne Schritte der Beurteilung zu automatisieren.
• Methoden für die taktzeitoptimale Kombination von SSM und PFL: Wir arbeiten an einer Methodik, mit der sich Kollisionsvermeidung und Kollisionsbeherrschung sinnvoll kombinieren lassen, um die Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit kollaborativer Roboterapplikationen zu erhöhen.
• Digitale Menschmodelle für realistische Kollisionsbewertung: Wir entwickeln und validieren digitale Menschmodelle, die Kontaktkräfte und -drücke bei Kollisionen korrekt abbilden. Das ist eine Schlüsseltechnologie, um Belastungen bei Stoß- und Klemmsituationen realistisch zu bewerten und Algorithmen für die Auslegung und Abnahme von PFL-Anwendungen bereitzustellen.
• Algorithmen für optimale Sicherheitsparameter: Wir entwickeln Verfahren, die für Cobots geeignete Parametersätze ihrer Sicherheitsfunktionen berechnen. Werden diese in die Sicherheitseinheit des Cobots übertragen, kann der Betrieb mit maximaler Effizienz erfolgen. Damit schließen wir die Lücke zwischen Planung und funktionaler Sicherheit im realen Betrieb.

Glossar

Cobot – Kollaborativer Roboter, der für die direkte oder indirekte Zusammenarbeit mit Menschen ausgelegt ist.

MRK – Mensch-Roboter-Kollaboration. Gemeint sind Anwendungen, in denen Menschen und Roboter in abgestimmten Arbeitsräumen oder Prozessen zusammenwirken.

PFL – Power and Force Limiting. Sicherheitsprinzip, bei dem mögliche Kollisionen beherrscht werden, indem Kräfte und Drücke auf ein zulässiges Maß begrenzt bleiben.

SSM – Speed and Separation Monitoring. Sicherheitsprinzip, bei dem Kollisionen vermieden werden, indem Abstände zwischen Mensch und Roboter überwacht und Roboterbewegungen entsprechend angepasst werden.