Projekte des CTC Netzwerkes

Die Projekte des Netzwerkes können in Umsetzungs- und Forschungsprojekte eingeteilt werden. Da die Realisierung kollaborierender Roboter im Schwerlastbereich einen besonderen Fokus der Netzwerkarbeit darstellt, möchten wir den Umsetzungsprojekten einen besonderen Stellenwert einräumen. Die erste realisierte MRK-Anlage steht bei der Geberit Lichtenstein GmbH.

Weitere Erläuterungen zur Umsetzung dieser Anlage, welche bereits von der zuständigen Berufsgenossenschaft BGHM abgenommen wurde, erhalten Sie hier:


Realisierung einer MRK Anlage bei Geberit Lichtenstein GmbH

Im Fokus des MRK Einsatzes bei Geberit in Lichtenstein stand die Verbesserung der ergonomischen Situation für die Mitarbeiter. Im ursprünglich manuellen Prozess mussten die Mitarbeiter die lackierten Rahmen vom Hängegestell entnehmen, Montageaufgaben durchführen und den fertig montierten Rahmen abschließend in den bereitgestellten Ladungsträger einsortieren. Die spezielle Herausforderung der Mitarbeiter bestand darin, die schweren, montierten Rahmen in verdrehter Körperhaltung und ungünstiger Arbeitshöhe in den Ladungsträger einzusortieren.

Als MRK-Lösung wurde dieser Arbeitsschritt zwischen Mensch und Roboter aufgeteilt, wobei beide Teilnehmer im Arbeitsablauf ihre Stärken ausspielen können. Die Mitarbeiter entnehmen den Rahmen von der undefinierten Hängeposition und erledigen die Montageaufgaben mit Fingerspitzengefühl und situativem Verständnis. Der Roboter hingegen kann seine Kraft, Ausdauer und Präzision nutzen um die montierten Bauteile in die bereitgestellten Behälter zu stapeln. Damit werden Mensch und Roboter zu Kollegen.

Zur Hannovermesse 2018 wurde das realisierte MRK-Lösung mittels Virtual Reality-Anwendung präsentiert. Der Besucher konnte virtuell in die Werkshallen von Geberit eintauchen und die Entwicklungsschritte der Anlagen nachempfinden. Gezeigt wurde neben dem ursprüngliche, manuelle Prozess und der derzeitig realisierten Lösung auch das zukünftige Konzept, bei dem ein Werker direkt mit dem Roboter zusammenarbeitet.

An der Umsetzung beteiligte CTC Partnerunternehmen:

Die Platzverhältnisse in der Produktionshalle ließen keine herkömmliche Automatisierungslösung zu.

Durch paralleles Arbeiten von Mensch und Roboter konnte eine Taktzeiteinsparung von knapp 50% erreicht werden. Jeder konzentriert sich in diesem System auf seine Stärken - der Mensch übernimmt die Montagetätigkeiten mit Fingerspitzengefühl und der Roboter das präzise Handling schwerer Bauteile.

Schrittweise Realisierung zur Verringerung des Risiko

Um das Risiko für alle Beteiligten so gering wie möglich zu gestalten, wurde das Projekt schrittweise im Konsortium bearbeitet. Im Anschluss an den Nachweis der Machbarkeit im Rahmen der Feinanalyse wurde durch die Software ema eine Ablaufsimulation erstellt, welche als Grundlage für die Risikobeurteilung des Ingenieurbüros Hannweber diente. Der Anlagenbauer erhielt dadurch Vorgabewerte zur Realisierung der Anlage und konnte diese entsprechend der Unterlagen aufbauen. Anschließend wurde die Anlage in einer Testumgebung validieren. Damit konnten die Voraussetzungen für einen zügigen Aufbau und eine kurze Inbetriebnahmephase geschaffen werden. Im Ergebnis hat das Konsortium gemeinsam eine Realisierungszeit von nur sechs Monaten von der Idee bis zur aufgebauten Anlage realisiert.

Ergebnis Feinanalyse
Ergebnis des Planungsprojektes

Die körperliche Belastung der Mitarbeiter kann mittels Ergonomiebewertung qualifiziert werden. Nach EAWS-Bewertungsmethodik ergab sich eine Entlastung um 20 Punkte.

Geplantes weiteres Vorgehen zur Zertifizierung des dynamischen Sicherheitskonzeptes

Das gemeinsame Ziel der beteiligten Unternehmen ist es in dieser Anlage erstmals eine Zertifizierung in Industrieumgebung zu erreichen. In Rücksprache mit der Berufsgenossenschaft wurde vereinbart, dass alle Ereignisse über die nächsten Monate fälschungssicher mittels Blockchain-Technologie aufgenommen werden und bei Übereinstimmung der Daten anschließend mit dem Rückbau der Bodensensoren begonnen werden kann. Bereits jetzt werden die Vorteile der kamerabasierten Lösung deutlich, da die verwendeten Laserscanner zu unnötigen Anlagenstillständen führen.


Funksystemlösung für Safety-Anwendungen bei MRK

Obwohl die kabellose Datenübertragung im privaten Bereich längst etabliert ist, kann sie sich bei industriellen Anwendungen kaum behaupten. Durch ein Ersetzen kabelgebundener Systeme können der teilweise enorme Verkabelungsaufwand, sowie die Umfänge für Aufbau, Inbetriebnahme und Wartung, deutlich reduziert werden.

Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, industriereife Funktechnik zur zuverlässigen Datenübertragung zu entwickeln. Die der Funktechnik innewohnende Fähigkeit zur Personenverortung wird gezielt genutzt und in das System integriert. Es wird eine deutliche Verbesserung der Flexibilität von MRK-Arbeitsplätzen erwartet, bei gleichzeitigem Sicherheitszuwachs durch Erhöhung der Redundanz. Die Kombination mit bereits bewährten MRK-Anwendungen stellt neue Fertigungskonzepte in Aussicht.

Für MRK-Anwendungen müssen neben der robusten Echtzeit-Datenübertragung auch die Signalverarbeitung und die Reaktionen des Roboters in Echtzeit garantiert werden können. Hierfür wird handhabbare Hardware zum Tragen am Körper entwickelt, durch welche ein zuverlässiger und kabelloser Datenaustausch zwischen Mensch und Roboter stattfinden kann. Weiterer Projektgegenstand ist die Entwicklung eines kabellosen Notausschalters, um die Sicherheit noch weiter zu erhöhen.

Aktuelle Funksignal-Dongles von R3coms

Projekt gefördert durch:


Sichere Erkennung und Kontextuierung des menschlichen Verhaltens in komplexen Industrieumgebungen

Herausforderung

In der heutigen Zeit sind die Arbeitsplätze von Maschine und Menschen (im Besonderen von Industrierobotern) aus Sicherheitsgründen aber nach wie vor räumlich getrennt. Durch den Einsatz von mechanischen Schutzeinrichtungen werden kostbare Arbeitsflächen verbaut und unnötige Materialwege in Kauf genommen. Zur Vermeidung derartiger Einschränkungen soll die Fabrik der Zukunft ohne derartige Hindernisse bzw. mechanische Schutzmaßnahmen auskommen. Es gilt, den Arbeitsplatz des Menschen so in die Fertigungslinie zu integrieren, dass ein effektiver Prozessablauf gewährleistet ist. Der Arbeiter soll sich ohne Einschränkungen bewegen und seiner Tätigkeit nachgehen.

Vision

Der Wegfall von mechanischen Sicherheitseinrichtungen wie Schutzzäunen verlangt den Einsatz von neuartigen Sensorkonzepten und Analysemethoden, welche die Sicherheit des Menschen zu jedem Zeitpunkt gewährleisten und den Prozessablauf so effizient wie möglich gestalten.

Ziel

Ziel des Verbundvorhabens „Sichere Erkennung und Kontextuierung des menschlichen Verhaltens in komplexen Industrieumgebungen“ ist die Entwicklung einer Technologie, die es ermöglicht, die Anwesenheit des Menschen in komplexen Arbeitsumgebungen fehlersicher unter Zuhilfenahme einer Bewertung des menschlichen Verhaltens zu erkennen. Anhand dieser Informationen soll der Mensch von anderen dynamischen, menschenähnlichen Objekten in einer komplexen Fertigungsumgebung sicher unterschieden werden.

Projekt gefördert durch:


Menschliche Bewegungsvarianz

Untersuchung der menschlichen Bewegungsvarianz bei Zusammenarbeit mit einem Roboter zur Absicherung von MRK-Prozessen in der Planungssimulation

Ziel des Projektes ist es, die Varianz des menschlichen Bewegungsverhaltens bereits während der Planung und Dimensionierung von MRK-Anlagen in der Planungssoftware ema zu berücksichtigen. So können die Prozesse nicht nur sicherer, sondern zugleich effizienter gestaltet werden, da der Roboter weniger oft in den Nothalt versetzt wird. Weiterhin soll auf Grundlage der Bewegungsvarianz des Menschen das Sicherheitskonzept für MRK-Anlagen abgeleitet werden.

Die Varianz des menschlichen Bewegungsverhaltens wird dabei einerseits in der Schwankung des Gelenkwinkelverlaufs (bspw. des Hüftwinkels, siehe Abbildung rechts) beschrieben. Andererseits spielt der eingenommene Laufweg des Menschen in der MRK eine große Rolle (Abbildung rechts). Durch die wahrscheinlichkeitshinterlegte Beschreibung des Raumes, welcher in MRK-Prozessen durch den Menschen bspw. beim Laufen eingenommen wird, kann eine alternative Roboterbahn mit gleichem Start- und Zielpunkt abgeleitet werden, welche eine geringere Kollisionswahrscheinlichkeit aufweist.

Um die Varianz des menschlichen Bewegungsverhaltens beschreiben zu können, ist es notwendig, das reale Bewegungsverhalten des Menschen mithilfe Probanden zu untersuchen.

Am Projekt beteiligte Partnerunternehmen:

Varianz des Gelenkwinkelverlaufs des Hüftwinkels
Laufweg des Menschen und angepasste Roboterbahn

Projekt gefördert durch: