Von Wolfgang Nitschke
Roboter müssen in der Industrie in Käfigen eingesperrt sein und die Berufsgenossenschaften kontrollieren diese Auflage sehr streng, denn Roboter haben keine Augen und erkennen nicht, ob sie mit ihren Greifarmen jemanden verletzen könnten. Die strikte Trennung von Menschen und Robotern sorgt zwar für Sicherheit, hat aber den Nachteil, dass Fehler der Roboter erst im Nachhinein festgestellt werden können und immer die gesamte Anlage heruntergefahren werden muss, bevor ein Mensch den Käfig des Roboters betreten kann. Fraunhofer-Forscher in Stuttgart und Berlin entwickeln deshalb einen Arbeitsplatz, an dem Mensch und Roboter gemeinsam arbeiten können, der aber trotzdem den strengen Sicherheitsauflagen der Berufsgenossenschaft entspricht. Stefan Thiemermann vom Fraunhoferinstitut für Produktionstechnik und Anlagenbau in Stuttgart.
Wenn man den Zaun wegmacht, muss man irgendwie ein anderes Sicherheitssystem generieren. Und dass haben wir über eine Bildverarbeitung geschafft. Das heißt: Wir haben über dem Arbeitplatz drei Kameras angebracht, die permanent Mensch und Roboter beobachten und genau wissen, wo sie sich befinden. Diese Information fließt in ein Regelungssystem, das beurteilt genau die Situation - liegt eine Gefahr vor? Und regelt dann entsprechend den Roboter herunter. Der Mensch ist immer noch das bestimmende Element, der Roboter reagiert auf den Menschen und nicht umgekehrt.
Der Überwachungscomputer verringert die Geschwindigkeit des Roboters automatisch, wenn dieser auf vier Zentimeter Nähe an den Menschen herankommt - bei langsamen Roboterbewegungen ist sogar eine Nähe von zwei Zentimeter zugelassen. Ein Wert, der gering klingt, aber in den bisherigen Versuchen ausreichend war, um Unfälle an einem gemeinsamen Arbeitsplatz zu verhindern. Und noch etwas ist den Forschern bei der Versuchsanlage gelungen: Das System arbeitet Personen unabhängig - der Roboter muss also nicht auf einen bestimmten Partner geschult werden - die Maschine bemerkt, dass ein Arbeiter anwesend ist, weil sie nackte menschliche Haut des Gesichts oder der Hände erkennen kann. Dies ist möglich, weil das Bild der Überwachungskamera nicht in RGB - rot, grün, blau - Farben dargestellt wird, sondern nach Wellenlänge, Grauanteil und Helligkeit berechnet wird. Auf der in diesem Bildberechnungsprinzip geltenden Skala von 0 bis 255 hat Haut immer einen Wert zwischen 20 und 40 - egal, ob die Haut sonnengebräunt oder kreideweiß ist.
Bis solche Mensch-Roboter-Arbeitsplätze in der Industrie Normalität sind, werden aber wohl noch einige Jahre vergehen. Etwas weiter ist die Forschung bei Medizinrobotern, die im Operationssaal den Arzt unterstützen. Diese Roboter machen zwar wesentlich kleinere Bewegungen und arbeiten erheblich langsamer. Aber auch im OP darf sich ein Roboter nicht unkontrolliert bewegen. Schwierig ist außerdem, dass im OP erheblich mehr Personen anwesend und Gegenstände vorhanden sein müssen als an einem Produktionsarbeitsplatz. Hubert Götte, der inzwischen bei der Medizintechnikfirma BrainLAB arbeitet, hat an der TU München an der Entwicklung von OP-Robotern mitgewirkt:
Wir kontrollieren Patient, Hindernisse, Gegenstände im OP mit Sensorik und planen dann Bewegungen des Roboters um diese Hindernisse herum. Große Hindernisse wie OP-Lampe, OP-Tisch und Ähnliches werden mit Markern oder Sensoren ausgerüstet, kleineren Hindernissen wird dadurch Rechnung getragen, dass der Roboter weitläufige Sicherheitszonen um bekannte Objekte einhält.
Kameras, Infrarot- und Ultraschallsensoren sorgen dafür, dass sich der Roboter seinen Weg um alle Hindernisse herum bahnen kann um dann auf den 1/100 Millimeter genau die Stellen auszufräsen, an denen Hüft- oder Kniegelenksimplantate eingesetzt werden sollen. Die Forschung an Produktions- oder Medizinrobotern, die ohne Schutzeinrichtungen sicher arbeiten, soll aber noch ganz andere Märkte öffnen: Dienstleistung- oder Serviceroboter sind dann möglich - z.B. für den Getränkeausschank oder die Essensausgabe in einer Kantine - oder auch: der Roboter als Haushaltshilfe.
Roboter müssen in der Industrie in Käfigen eingesperrt sein und die Berufsgenossenschaften kontrollieren diese Auflage sehr streng, denn Roboter haben keine Augen und erkennen nicht, ob sie mit ihren Greifarmen jemanden verletzen könnten. Die strikte Trennung von Menschen und Robotern sorgt zwar für Sicherheit, hat aber den Nachteil, dass Fehler der Roboter erst im Nachhinein festgestellt werden können und immer die gesamte Anlage heruntergefahren werden muss, bevor ein Mensch den Käfig des Roboters betreten kann. Fraunhofer-Forscher in Stuttgart und Berlin entwickeln deshalb einen Arbeitsplatz, an dem Mensch und Roboter gemeinsam arbeiten können, der aber trotzdem den strengen Sicherheitsauflagen der Berufsgenossenschaft entspricht. Stefan Thiemermann vom Fraunhoferinstitut für Produktionstechnik und Anlagenbau in Stuttgart.
Wenn man den Zaun wegmacht, muss man irgendwie ein anderes Sicherheitssystem generieren. Und dass haben wir über eine Bildverarbeitung geschafft. Das heißt: Wir haben über dem Arbeitplatz drei Kameras angebracht, die permanent Mensch und Roboter beobachten und genau wissen, wo sie sich befinden. Diese Information fließt in ein Regelungssystem, das beurteilt genau die Situation - liegt eine Gefahr vor? Und regelt dann entsprechend den Roboter herunter. Der Mensch ist immer noch das bestimmende Element, der Roboter reagiert auf den Menschen und nicht umgekehrt.
Der Überwachungscomputer verringert die Geschwindigkeit des Roboters automatisch, wenn dieser auf vier Zentimeter Nähe an den Menschen herankommt - bei langsamen Roboterbewegungen ist sogar eine Nähe von zwei Zentimeter zugelassen. Ein Wert, der gering klingt, aber in den bisherigen Versuchen ausreichend war, um Unfälle an einem gemeinsamen Arbeitsplatz zu verhindern. Und noch etwas ist den Forschern bei der Versuchsanlage gelungen: Das System arbeitet Personen unabhängig - der Roboter muss also nicht auf einen bestimmten Partner geschult werden - die Maschine bemerkt, dass ein Arbeiter anwesend ist, weil sie nackte menschliche Haut des Gesichts oder der Hände erkennen kann. Dies ist möglich, weil das Bild der Überwachungskamera nicht in RGB - rot, grün, blau - Farben dargestellt wird, sondern nach Wellenlänge, Grauanteil und Helligkeit berechnet wird. Auf der in diesem Bildberechnungsprinzip geltenden Skala von 0 bis 255 hat Haut immer einen Wert zwischen 20 und 40 - egal, ob die Haut sonnengebräunt oder kreideweiß ist.
Bis solche Mensch-Roboter-Arbeitsplätze in der Industrie Normalität sind, werden aber wohl noch einige Jahre vergehen. Etwas weiter ist die Forschung bei Medizinrobotern, die im Operationssaal den Arzt unterstützen. Diese Roboter machen zwar wesentlich kleinere Bewegungen und arbeiten erheblich langsamer. Aber auch im OP darf sich ein Roboter nicht unkontrolliert bewegen. Schwierig ist außerdem, dass im OP erheblich mehr Personen anwesend und Gegenstände vorhanden sein müssen als an einem Produktionsarbeitsplatz. Hubert Götte, der inzwischen bei der Medizintechnikfirma BrainLAB arbeitet, hat an der TU München an der Entwicklung von OP-Robotern mitgewirkt:
Wir kontrollieren Patient, Hindernisse, Gegenstände im OP mit Sensorik und planen dann Bewegungen des Roboters um diese Hindernisse herum. Große Hindernisse wie OP-Lampe, OP-Tisch und Ähnliches werden mit Markern oder Sensoren ausgerüstet, kleineren Hindernissen wird dadurch Rechnung getragen, dass der Roboter weitläufige Sicherheitszonen um bekannte Objekte einhält.
Kameras, Infrarot- und Ultraschallsensoren sorgen dafür, dass sich der Roboter seinen Weg um alle Hindernisse herum bahnen kann um dann auf den 1/100 Millimeter genau die Stellen auszufräsen, an denen Hüft- oder Kniegelenksimplantate eingesetzt werden sollen. Die Forschung an Produktions- oder Medizinrobotern, die ohne Schutzeinrichtungen sicher arbeiten, soll aber noch ganz andere Märkte öffnen: Dienstleistung- oder Serviceroboter sind dann möglich - z.B. für den Getränkeausschank oder die Essensausgabe in einer Kantine - oder auch: der Roboter als Haushaltshilfe.