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Kollaboration: Europäische Forscher entwickeln kollaborative Industrieroboter

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17 internationale Partner aus Industrie und Forschung und 6,9 Millionen Euro Projektbudget für eine sichere und bessere Zusammenarbeit von Mensch und Roboter zu gewährleisten. An diesem von der Europäischen Union teilgeförderten Verbundprojekts ‘FourByThree’ war das ‘Robotics Innovation Center’ des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) unter Leitung von Professor Frank Kirchner ganz vorne dabei. (Foto: DFKI)

Schon heute entsprechen konventionelle Roboter den Anforderungen vieler industrieller Anwendungen: sie bieten ein hohes Maß an Geschicklichkeit, Genauigkeit und Effizienz. Jedoch versagen sie spätestens dann, wenn es um die sichere Zusammenarbeit mit einem menschlichen Bediener geht. Dies gilt im Besonderen dann, wenn sich Mensch und Maschine den Arbeitsplatz teilen. Seit 2014 arbeiteten Forscherinnen und Forscher im EU-Projekt “FourByThree” an bahnbrechenden Roboterlösungen auf diesem Gebiet.

Das Ergebnis: Roboter sind nun in der Lage, sicher und effizient mit menschlichen Bedienern in industriellen Fertigungsunternehmen zusammenzuarbeiten. Durch drei Jahre erfolgreiche Entwicklungsarbeit entstanden Hardware- und Software-Technologien, die sich gut für die Mensch-Roboter-Kollaboration eignen, einfach zu programmieren und zu bedienen sind. Dank des modularen Ansatzes des Projekts können die meisten Ergebnisse in andere Robotersysteme integriert werden – egal, ob sie bereits auf dem Markt existieren oder in der Entwicklung sind. Die aus FourByThree hervorgegangenen Lösungen sind über eine Online-Plattform zugänglich.

„FourByThree hat dazu beigetragen, dass die Vision von Menschen und Robotern, die in der industriellen Produktion Hand in Hand arbeiten, schon bald Wirklichkeit wird“, ist sich Projektkoordinator Iñaki Maurtua von IK4-TEKNIKER sicher. Die im Projekt entwickelten Hardware- und Softwarelösungen wurden in vier Pilot-Szenarien getestet. Sie konzentrieren sich auf verschiedene industrielle Prozesse wie Montage, Maschinenpflege, Schweißen, Nieten und Entgraten.

Am DFKI entwickelten Aktuatoren ermöglichen den Bau kollaborativer Industrieroboter

Das Robotics Innovation Center entwickelte dafür modulare Aktuatoren, die als Basis für den Bau von Roboterarmen dienen. Die Antriebe basieren auf einem am DFKI entwickelten neuartigen, seriell-elastischen Design. Durch einfache Kraftmessung und die Dämpfung unerwarteter Kollisionskräfte, ermöglichen sie dem Roboter eigensicheres Verhalten. Dabei schuf der DFKI-Forschungsbereich vier unterschiedliche Größen von Aktuatoren, sodass der Integrator, je nach Anforderung des Roboterarmes, Anzahl und Größe der einzelnen Antriebe frei wählen kann.

Dank der Aktuatoren können die Systeme auch mit deutlich schwereren Objekten hantieren: „Anders als ähnliche kommerzielle elastische Antriebe stellen die vom DFKI entwickelten Aktuatoren eine neue Leistungsklasse dar, die den Bau von kollaborativen Industrierobotern ermöglicht, welche mit deutlich größeren Nutzlasten als vergleichbare elastisch-basierte Systeme arbeiten können“, erklärt Dr.-Ing. José de Gea Fernández. Er ist Leiter des Teams Roboterregelung am Robotics Innovation Center und FourByThree-Projektleiter am DFKI.

Förderung durch EU-Programm 'Horizont 2020'

Darüber hinaus sind die neuen Antriebe mit integrierter Elektronik ausgestattet, welche zugleich die Sensordatenverarbeitung, die Kommunikation und die FPGA-basierte Regelung übernimmt. FourByThree wurde zum Teil von der EU im Rahmen des Europäischen Rahmenprogramms für Forschung und Innovation, Horizont 2020, finanziert. Die Projektpartner sind Forschungszentren, Industrie- und Technologieunternehmen sowie eine Universität, die ihren Sitz in Deutschland, Spanien, Italien, Finnland, den Niederlanden und dem Vereinigten Königreich haben. (dfki/iovolution)

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