Vorhersage von menschlichen Arbeitsbewegungen zur Verringerung des Kollisionsrisikos bei kollaborativer Arbeit mit mobilen Robotern

Autoren: Scherstjanoi, Schmidt, Schmauder

Kategorie: Digitale Transformation, Einsatz von KI und Robotik

Chair: Flemisch

Beitragskurzfassung:
Eine bedeutende Schlüsseltechnologie zur Umsetzung der Vorhaben im Rahmen von Industrie 4.0 besteht in der Gestaltung von kollaborativen Mensch-Maschine-Arbeitsplätzen. Dabei spielen nicht nur stationäre Arbeitsmaschinen oder schienengebundene Transportsysteme, sondern auch mobile, frei fahrende Roboter eine immer größere Rolle. Das volle Potenzial solcher autonomen Systeme kann jedoch nur erreicht werden, wenn Mensch und Maschine flexibel und sicher miteinander in unmittelbarer Nähe agieren können. Ein besonderer Fokus liegt dabei in der Minimierung des Kollisionsrisikos zwischen Mensch und Maschine, um einerseits Verletzungsgefahren von Arbeitspersonen zu verringern, andererseits aber auch die kontinuierliche kollaborative Arbeitsdurchführung zu gewährleisten. Momentan können industrieübliche Sensoren dynamische Hindernisse detektieren und verhindern eine Kollision mit Menschen durch den Abbruch oder die Verlangsamung der Bewegung des Roboters, was sich jedoch negativ auf den Produktionsdurchsatz auswirkt. Eine Lösung zur Bearbeitung dieser Problematik besteht in der Entwicklung einer künstlichen Intelligenz, die dazu in der Lage ist, eine Prognose zum Pfad einer Arbeitsbewegung des Menschen zu generieren. Mit solchen Vorhersagen können die Routen des mobilen Roboters angepasst werden, um dem Menschen auch prospektiv ausweichen zu können. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurden Aufnahmen von menschlichen Arbeitsbewegungen verarbeitet. Es wurde in einer Simulation untersucht, wie Vorhersagen zu Positionierungen im Arbeitsraum die Kollisionsgefahr reduzieren können. Die Experimente zeigen, dass eine Verringerung der Beschleunigungs- und Bremsvorgänge eines mobilen Roboters sowie eine Erhöhung der durchschnittlichen Entfernung zwischen Mensch und Maschine erreicht werden kann. Diese Verbesserung beinhaltet nicht nur einen erhöhten Schutz des Menschen, sondern trägt auch einen weiteren Schritt hin zu echter Kollaboration zwischen Mensch und Maschine bei.

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Raum 2
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Scherstjanoi, Schmidt, Schmauder