Auf Nummer sicher

Jörg Faber/Annina Schopen,

Wie Transportroboter dem Menschen zur Hand gehen

Autonome Transportroboter bewegen sich frei durch Werks- oder Lagerhallen. Damit sie dabei nicht mit Menschen, Gabelstaplern oder Regalen kollidieren, sind sie mit Sicherheitsfeatures ausgestattet. Wie beim Einsatz der mobilen Roboter alles rund läuft, zeigt der Blick in die Praxis bei Whirlpool.

Die mobilen Roboter bewegen sich mithilfe verschiedener Sensoren und Scanner frei in variablen Produktionslayouts. © MiR

Mit dem Namen Whirlpool verbinden viele Menschen blubbernde Luxus-Badewannen, in die man sich zur Entspannung hineinlegt. Doch das Unternehmen produziert auch Haushaltsgroßgeräte wie Trockner, Waschmaschinen oder Herde. So auch im polnischen Lodz: „In unserer Fabrik läuft alle 15 Sekunden ein Trockner vom Band”, erklärt Szymon Krupiński, Werksleiter am Standort. „Das impliziert einen enormen Aufwand für die Produktionslogistik, die eine hohe Zahl an Einzelteilen an die Fertigungslinien transportieren muss.” Bei dieser Aufgabe unterstützen Krupiński und sein Team mittlerweile drei autonome Transportroboter von Mobile Industrial Robots (MiR). Sie bringen Trocknertüren von der Vormontage zur Montage – völlig selbständig.

Normenlage hinkt Technologie-Fortschritt hinterher
Dass die Roboter so flexibel unterstützen können, funktioniert nur, weil sie sich sicher und frei bewegen können. Sicherheit und Autonomie gehen bei der MiR-Technologie Hand in Hand. Jedoch gestaltet sich die Regulierung durch einheitliche Standards schwierig, denn die mobile Robotik entwickelt sich rasant und ist der Normenlage somit immer einen Schritt voraus. Hersteller, Systemintegratoren und Anwender behelfen sich daher mit einem Kombinat unterschiedlicher Regularien. Insbesondere die europäische Norm (kurz EN) 1525 kam dabei bislang zur Anwendung. Diese wurde allerdings mit Blick auf traditionelle FTS und Flurförderzeuge entworfen, die meist größer und behäbiger sind als die wendigen Mobilroboter. Die strikten Kriterien zur Sicherheitsbeurteilung werden diesen daher nur bedingt gerecht. Besonderheiten mobiler Roboter wie ihre autonome Steuerung vernachlässigt die Norm hingegen. Die 2020 veröffentlichte Norm ISO 3691-4 greift diese Eigenschaften erstmals regulatorisch auf und kann so wesentlich präzisere Sicherheitsanforderungen für mobile Roboter definieren. Dadurch dürfte sich die Risikobeurteilung autonomer Robotik-Applikationen beschleunigen.

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Sensorgestützte Navigation erlaubt Bewegungsfreiheit
Hersteller wir MiR statten ihre Roboter schon heute mit einer Reihe von Sicherheitsfunktionen aus. Eine entscheidende Rolle spielt dabei die Sensorik: So sind alle MiR-Roboter mit zwei Laser-Scannern ausgestattet. Diese erlauben ihnen eine 360-Grad-Sicht, sodass sie Menschen, Objekte oder andere FTS neben oder vor sich erkennen können. Zwei 3D-Kameras helfen ihnen zudem, auch Objekte in einer Höhe von bis zu 1,7 Metern wahrzunehmen. Die zwei Schwerlastmodelle MiR500 und MiR1000, die bis zu 500 oder 1.000 Kilogramm tragen, haben zusätzlich 24 Näherungssensoren in jeder Ecke. Diese verhindern beispielsweise, dass sie Angestellten über den Fuß fahren. Dank Geschwindigkeitsmesser und Gyroskop geraten die Räder auf rutschigem Boden nicht ins Schlittern.

Am Produktionsstandort von Whirlpool im polnischen Lodz unterstützen drei mobile Roboter beim Transport von Teilen zwischen den Montagelinien. © MiR

Neben der Sensorik kommt auch Software eine große Bedeutung für die Sicherheit mobiler Roboter zu: Integrierte Algorithmen verarbeiten den Sensor-Input und befähigen die Roboter, auf ihre Umwelt zu reagieren, zum Beispiel indem sie Hindernissen ausweichen oder bei Bedarf bremsen. Bei Whirlpool etwa fahren auch viele Gabelstapler durch die Gänge – nicht immer haben deren Fahrer die niedrigen Roboter im Blick. Um Zusammenstöße zu vermeiden, kann den Robotern zusätzlich einprogrammiert werden, langsamer zu fahren, wenn sie in einer stark frequentierten Zone unterwegs sind, oder diese gleich ganz zu meiden. Mit Signalleuchten und akustischen Signalen machen sie zusätzlich auf sich aufmerksam.

Neben diesen Features gibt es außerdem obligatorische Sicherheitsfunktionen, mit denen der Roboter selbst im Falle eines Defekts ungefährlich agiert. Ist ein Roboter defekt und hat beispielsweise einen Kurzschluss, nutzt auch das beste Navigations-Konzept nichts. Daher schreibt die ISO-Norm 13849-1 vier Funktionen für alle mobilen Roboter vor: Nothalt, Schutzfeldumschaltung, Personenerkennung und Geschwindigkeitsüberwachung. Von Robotern mit höherer Traglast verlangt sie zusätzliche Funktionen, wie Field Muting oder eine schärfere Geschwindigkeitsbegrenzung.

Doch Technologie ist immer nur so gut wie ihr Anwender – das gilt auch mit Blick auf die Sicherheit mobiler Transportroboter. Zunächst ist es am Hersteller, ein technisch einwandfreies Produkt bereitzustellen, das CE-zertifiziert ist und den marktgängigen Sicherheitsstandards entspricht. Der Integrator wiederum verantwortet die korrekte Integration der Applikation in das jeweilige Einsatzumfeld. Hierbei geht es nicht nur um den Roboter an sich, sondern um die Gesamtapplikation inklusive Aufsatzmodul, Anhänger, Ladestation und sonstigem Equipment. Auch hier ist eine CE-Zertifizierung entsprechend der geplanten Nutzung erforderlich. Im Zuge einer umfassenden Risikobeurteilung identifiziert der Integrator zudem potenzielle Gefahren in der Einsatzumgebung und programmiert den Roboter so, dass dieser den Sicherheitsstandards entsprechend darauf reagieren kann.

Sowohl Hersteller als auch Systemintegrator müssen deutlich machen, wo die Möglichkeiten und Grenzen des Roboter-Einsatzes liegen. Nur wenn der Anwender diese wiederum befolgt, kann der Roboter ihn und seine Mitarbeiter risikofrei unterstützen. Wichtig ist außerdem, dass das jeweilige Anwenderunternehmen genaue Prozesse für Wartung und Instandhaltung seiner Roboter definiert. Letztlich ist Sicherheit somit auch eine Frage der Transparenz: Jede Partei muss die relevanten Informationen zu Produkt, Applikation und Anwendung vollständig weitergeben, damit der Roboter korrekt eingesetzt werden kann. Und das gilt nicht zuletzt für die Zielgruppe der Mitarbeiter, die am Ende mit dem Roboter arbeiten: Es ist entscheidend, alle Mitarbeiter von Anfang an abzuholen und deutlich zu machen, inwiefern die MiR-Technologie sie in ihrem Arbeitsalltag unterstützt. Damit steht einer sicheren Roboternutzung dann nichts mehr im Wege.

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