Interdisziplinäre anwendungsnahe Forschung- und Entwicklung auf dem Gebiet der Kognitiven Mensch-Maschine-Systeme steht im Fokus der bot.FELLOWS.
Die folgene Übersicht stellt einen kleinen Ausschnitt aktueller und abgeschlossener FuE-Projekte dar.
Kleine und mittlere Unternehmen stehen vor der Herausforderung, die Flexibilität ihrer Produktion unter Berücksichtigung der sozialen Belange ihrer Belegschaft ausbalanciert zu adressieren. Darüber hinaus bedingt der demografische Wandel eine hohe Anpassungsfähigkeit und Agilität der Mitarbeitenden, sich in neue Aufgaben einzuarbeiten bzw. sich weiterzuentwi-ckeln. Angesichts dieser Herausforderungen wird die Matrixproduktion als vielversprechende Lösung gesehen, da sie die Flexibilitätsvorteile der Werkstattfertigung mit Produktivitätsvorteilen der Fließfertigung verbindet. Sie besteht aus unterschiedlichen Produktionszellen, die in beliebiger Anzahl rasterähnlich angeordnet sind. Ein Beispiel: Alle Fahrzeuge durchlaufen die Station Fensterbau. Je nach Auftragslage wird der Produktionsfluss anschließend in die Produktionszellen Ledersitze und keine Ledersitze unterteilt und danach zur Endprüfung wieder zusammengeführt. Die Werkenden und deren Interaktionen mit der Technik müssen hierbei im Fokus stehen, damit beispielsweise das flexible Einstellen auf neue Anforderungen reibungslos verlaufen kann.
Das Forschungsprojekt InTeLeMat entwickelt hierzu Prozessinnovationen, welche die hybride Rolle der Arbeit für den Menschen im Rahmen der Matrixproduktion, unter Einbezug der Faktoren Mensch, Technik und Organisation, ermöglichen. Die Rolle der Arbeit wird dadurch hybrid, da die Prozessmodule eine Produktions- und eine Schulungsfunktion integrieren sollen. Angestrebt wird ein erweiterbarer Lösungsbaukasten, bestehend aus Leitfäden und Einzellösungen für die systematische Gestaltung einer lernförderlichen, menschzentrierten Matrixproduktion. Zur Verfügung gestellt wird dieser auf einem Assistenzsystem, das den Anforderungen der Werkenden gerecht wird und hilft, (An-) Lernphasen zu verkürzen.
Projektkonsortium:
Projekt gefördert durch:
Das Sharework-Projekt stattet ein industrielles Arbeitsumfeld mit der notwendigen "Intelligenz" und den Methoden für die effektive Einführung der Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) aus. Das Projekt entwickelt ein modulares Software- und Hardwaresystem, das in der Lage ist, die Umgebung und die menschlichen Handlungen durch Wissen und Sensoren, Vorhersagen über zukünftige Zustände, intelligente Datenverarbeitung, erweiterte Realität sowie Gesten- und Spracherkennungstechnologie zu verstehen, damit der Roboter menschliche Barrieren überwinden und eine effektivere Zusammenarbeit gewährleisten kann.
Das IWU Fraunhofer Institut entwickelt im Rahmen des Projekts SHAREWORK:
Die entwickelten Methoden und Technologien werden in Unternehmen der Automobil-, Eisenbahn-, Metall- und Investitionsgüterindustrie validiert.
Um mehr über Sharework zu erfahren, besuchen Sie sharework-project.eu!
Projektkonsortium:
Projekt gefördert durch:
Im Fokus des MRK Einsatzes bei Geberit in Lichtenstein stand die Verbesserung der ergonomischen Situation für die Mitarbeiter. Im ursprünglich manuellen Prozess mussten Mitarbeiter die lackierten Rahmen von einem Hängegestell entnehmen, Montageaufgaben durchführen und den fertig montierten Rahmen abschließend in einen bereitgestellten Sonderladungsträger 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 wurden die einzelnen Arbeitsschritte zwischen Mensch und Roboter aufgeteilt, wobei beide Akteuere ihre jeweiligen 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. Das Ergebnis ist eine schutzzaunlose Teamarbeit zwischen Mensch und Kollege Roboter, welche eine wirtschafltiche und ergonomische Bereicherung für das Unternehmen und die Mitarbeiter darstellt.
Im Ergebnis hat das Konsortium gemeinsam eine Realisierung in nur sechs Monaten - ausgehend von der Idee bis zur betriebsbereiten Übergabe der Produktionsanlage - erreicht.
Projektkonsortium:
✔ 50% Taktzeiteinsparung
✔ Entlastung der Mitarbeitenden
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.
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 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.
Projektkonsortium:
Projekt gefördert durch:
Über die Entwicklung hoch innovativer Ansätze hinaus ist das Fraunhofer IWU Schirmherr zukunftsweisender Technologien und besetzt eine internationale Vorreiterrolle im Bereich kollaborierender Industrierobotik-Anwedungen. Neben den mittelfristigen Zielen verfolgt das Fraunhofer IWU vor allem eine Vision: die Zusammenarbeit mit autonomen Industrierobotern gesellschaftsfähig zu machen – der Mensch arbeitet im Schulterschluss mit dem Roboter. Hierfür bedarf es vor allem dem Abbau von Ängsten und Vorbehalten gegenüber unbekannten Technologien bei gleichzeitigem Aufbau von Akzeptanz und Vertrauen – eine Herausforderung, die den facettenreichen Zusammenschluss interdiszipilärer Expertisen bedarf.
Gemeinsam mit 10 Partnern unter der Leitung des Fraunhofer IWU ist es Zielstellung des Projektes, die Akzeptanz gegenüber Industrierobotern und das Vertrauen der menschlichen Bediener zu steigern. Dazu soll das menschliche Stressempfinden während der Interaktion mit Industrierobotern objektiv gemessen werden. Folglich können Indikatoren für Stress (Stressoren) frühzeitig erkannt und Arbeitsplätze in Zukunft so gestaltet werden, dass diese erst gar nicht auftreten – ein präventiver Ansatz. Verschiedene Interaktionsschnittstellen, wie etwa Sprachen-, Gesten- oder Kraftsteuerung ermöglichen dabei eine intuitive und einfache Kommunikation mit dem Roboter - wie mit einem Kollegen.
Projektkonsortium:
Projekt gefördert durch:
Die wohl wichtigste Interaktionsform zwischen Mensch und Roboter ist die Übergabe. Sie ist Voraussetzung für eine Vielzahl an Prozessen in Alltag, Service und Industrie. Um sichere und effiziente Übergabe-prozesse zu ermöglichen, wurden am Fraunhofer IWU eine Reihe innovativer Entwicklungen getätigt: Die kamerabasierten Methoden und Systeme sind Grundlage für eine schnelle und zuverlässige markerlose Erkennung von Menschen, Objekten und deren Status. Aus den gesammelten Informationen berechnen intelligente Algorithmen optimale Strategien für die Übergabe unter Berücksichtigung aller relevanten Randbedingungen. D.h. der Roboter spielt eine aktive Rolle und wird nicht warten. So ergeben sich bisher unmögliche Interaktionenformen ohne Teaching und zusätzlichen Programmieraufwand. Sprechen Sie uns an, um Ihre Vision der Mensch-Roboter-Kollaboration umzusetzen.
Beispiel Pflege
Entlastung von Personal und Steigerung der Qualität in der Pflege, Dank innovativer autonomer Systeme. Durch die von uns entwickelte sichere Übergabe, können unterstützende Prozesse, wie die Versorgung mit Medikamenten, Nahrung oder sonstigen Gegenständen, Realität werden.
Beispiel Entertainment
Entwickeln Sie mit uns völlig neue Interaktionsformen zwischen Robotern und Besuchern, Gästen, und Kunden. Egal ob Entertainment-Parks, Conventions, Messen u.Ä.: Gestalten Sie mit uns intuitive roboterbasierte Demonstratoren, die begeistern und die Grenzen der Technologie erweitern.
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.
Projektkonsortium:
Projekt gefördert durch:
Um den Umgang mit geometrisch komplexen Bauteilen zu erleichtern, kommt das im Video gezeigte „Situative Greifen“ zum Einsatz. Behälterinhalte werden durch Streifenlichtprojektion digitalisiert und den Bauteilen wird mittels CAD-Matching ein repräsentatives Geometrieelement zugeordnet. Anhand dieser Daten wird die optimale Greifstrategie für das am besten zu greifende Bauteil ermittelt. Dieses Bauteil wird kollisionsfrei durch eine automatisch generierte Roboterbahn entnommen. Eine Kopplung mit dem Konzept für direkte Kooperation zwischen Mensch und Roboter ist ebenfalls möglich.