Arbeitsraumüberwachung und autonome Bahnplanung für ein sicheres und flexibles Roboter-Assistenzsystem in der Fertigung

Traditionell werden Industrieroboter hinter abgetrennten Schutzeinrichtungen zur automatisierten Fertigung bei hohen Stückzahlen, beispielsweise beim Schweißen oder Lackieren von Karosserieteilen in der Automobilproduktion, eingesetzt. In dieser Arbeit werden wesentliche Teilkomponenten für ein sicheres und flexibles, Industrieroboter basiertes Unterstützungssystem zur Ermöglichung der Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) entwickelt und am Beispiel eines Montageprozesses in einer Behindertenwerkstatt erfolgreich demonstriert. Primäre Ziel-stellungen sind die Entlastung einer im Durchschnitt immer älter werdenden Belegschaft von körperlich stark beanspruchenden, ermüdenden und repetitiven Aufgabenstellungen in der Produktion und eine damit verbundene Steigerung der Mitarbeiterzufriedenheit sowie eine fähigkeitsorientierte Arbeitsteilung zwischen Mensch und Roboter zur Erhöhung der Produktivität und Qualität. Eine weitere, in dieser Arbeit gezeigte Einsatzmöglichkeit ist die Unterstützung leistungsgeminderter Personen in Behindertenwerkstätten, wobei die Befähigung zu höherwertigen Aufgabeninhalten im Vordergrund steht. Mit der umgesetzten Arbeitsraumerfassung und -absicherung wird ein effizienter Lösungsansatz zum intelligenteren Einsatz von potentiell gefährlichen Industrierobotern der Kollaborationsart der Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung entwickelt. Durch eine robuste Detektion von Hindernisobjekten sowie eine konservative Klassifizierung in Personen und andere Hindernisse werden Kollisionen mit dem eingesetzten Assistenzroboter zuverlässig vermieden und angepasste Reaktionsstrategien ermöglicht. Der flexible und wirtschaftliche Einsatz von kooperierenden Industrierobotern mit lediglich kurzen Stillstandszeiten bei sich ändernden Umgebungsbedingungen und ohne die Programmierung durch Fachpersonal erfordert eine möglichst autonome Ableitung von Roboterbewegungsbahnen. Zur Lösung dieses Handlungsbedarfs wird ein neuartiger Planer auf Basis der Zellzerlegung des Arbeitsraums für den betrachteten und weit verbreiteten Anwendungsfall des vertikalen Sechsachs-Knickarmroboters mit Zentralhand realisiert, um kollisionsfreie, möglichst kurze und für den Bediener intuitiv nachvollziehbare Bahnen autonom generieren zu können.