Labor Robotik

ManuCyte

CARo5X
Abb. 1: Kollaborationsroboter CARo5X

Der in Abb. 1 zu sehende bereits entwickelte Kollaborationsroboter CARo5X unterstützt einen menschlichen Bediener in einem gemeinsamen Arbeitsraum, wie in Abb. 2 zu sehen, bei der Ausführung von Arbeiten. Um die Sicherheit des Arbeiters gewährleisten zu können, ist eine redundante Systemstruktur mit Eingabe-, Auswerte- und Ausgabeeinheiten entwickelt worden. Durch Verwendung eines redundanten, perzeptiven Sensorsystems wird der Abstand zwischen Mensch und Roboter bestimmt und in der Robotersteuerung zur intelligenten Veränderung des Roboterverhaltens eingesetzt. Mittels mehrachsiger Kraftsensorik und entwickelter Regelalgorithmen kann zudem der Bediener mit dem Roboter in direkte haptische Interaktion treten und dessen Bewegungsablauf vorgeben. Abb. 3 zeigt den schematischen Aufbau der ManuCyte Anlage mit Anzeige des Kollaborationsroboters (1) und die Einzäunung des Roboters in seinem hinteren, nicht für die Kollaboration gedachten Arbeitsraum (2). Des Weiteren ist der Arbeitsplatz mit einem integrierten interaktiven Bildschirm (3) und die Übergabeslots für das Arbeitsmaterial an die automatische Verarbeitung im hinteren Teil der Anlage (4) zu sehen.

Der Kollaborationsroboter CARo5X ist ein bereits aufgebaut und in Betrieb genommener Prototyp für Mensch-Roboter-Kollaboration. Die Weiterentwicklung umfasst u.a. die Überarbeitung des sensorischen und aktorischen Konzeptes des Roboters, die geometrische Gestaltung sowie die Fortentwicklung und Optimierung der redundanten Robotersteuerung.

Video 1: Entwickelter Roboter in den Betriebsmodi autonom, autonom mit dem Menschen kooperierend und direkte Interaktion.

Video 1 zeigt in der Zeit von 0-37s wie der Roboter autonom und ohne Kollaboration ein im Prozess verwendetes Gefäß transportiert. Der Manipulator taucht von 10-19s in den vorderen Arbeitsbereich ein. Hierbei wird er durch das Auslösen der Lichtschranke bei T=14s in den Stillstand versetzt. Nach willentlicher Bestätigung des Wiederanlaufs verfährt der Roboter seine Bahn weiter ab. Zum Zeitpunkt T=20s wird die Lichtschranke ein zweites Mal durchbrochen. In der Zeit 26-35s fährt der Roboter schließlich die Übergabeposition zur Ablage des Arbeitsmittels für den Bediener an und legt dieses ab. Von 37-56s wird der Roboter im autonom mit dem Bediener kooperierenden Modus betrieben. Die Testperson nähert sich dabei zwei Mal von der linken Seite (37-42s; 50-56s) und einmal von der rechten Seite (43-47s) an. Der Roboter weicht dabei ab Unterschreitung eines Mindestabstandes mit einer sicher überwachten Geschwindigkeit dem Bediener aus und hält seine Position. Im dritten Teil des Videos von 57-74s wird der Roboter über direkte Interaktion kraftgeführt gesteuert. Dabei kann der Bediener den Manipulator leichtgängig für anstehende Arbeitsschritte Positionieren oder den Roboter als Eingabegerät nutzen. Auch ein Telerobotikszenario lässt sich mit dieser Anordnung realisieren. Der Mensch führt die Maschine am Endeffektor; während des Führens muss ständig ein Totmanntaster am Roboterflansch betätigt sein.