Kooperation von Mensch und Roboter

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Die Kooperation von Mensch und Roboter ist ein herausragendes Konzept, das darauf abzielt, die sich ergänzenden Kompetenzen eines Bedieners und eines Industrieroboters miteinander zu verbinden, um komplexe Aufgaben auszuführen. Einerseits hat der menschliche Bediener geeignetere Fähigkeiten zur Analyse einer Situation, Treffen von Entscheidungen, Planung einer Handlung und Koordinierung einer Bewegung in komplexen und nicht strukturierten Umgebungen. Andererseits kann ein Industrieroboter äußerst leistungsstark sein hinsichtlich der Präzision der Bewegung, der Wiederholgenauigkeit, der Reaktionsfähigkeit und seiner Fähigkeit, große Lasten zu tragen und zu bewegen.

Dieses Paradigma führt zu bedeutenden Herausforderungen im Bereich des Kontrollsystems des Roboters und der Sicherheitsverfahren. Zunächst einmal sind die vom Bediener erzeugten Bewegungen und Kräfte schwierig vorherzusehen und müssen vorzugsweise durch Verwendung geeigneter Sensoren gemessen werden. Der aktuelle Stand der Technik besteht darin, die Roboter mit zusätzlichen Sensoren auszurüsten, die Kontakt und Kollisionen mit dem Betreiber erfassen können.

Eine Alternative dazu, die in dieser Arbeit erforscht wird, besteht darin, Bewegungssensoren zu verwenden, die auf dem Körper des Bedieners angebracht sind. Insbesondere die kostengünstigen Technologien zum Erfassen von Bewegungen unter Verwendung von Beschleunigungsmessern, Kreiselinstrumenten und Trägheitsmesseinheiten (IMUs) entwickeln sich derzeit schnell weiter. Diese Technologien sind nicht sehr kostspielig, sie sind kompakt, drahtlos, einfach zu verwenden und weithin verfügbar. Aus diesen Gründen wäre es somit möglich, alle Arbeiter einer Werkstatt mit diesen Bewegungssensoren auszurüsten.

Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, sich diese Bewegungssensor-Technologien zunutze zu machen, um die Steuerungsmethoden für die Kooperation von Mensch und Roboter zu verbessern. Eine erste Demonstration dieser Strategie wird ein Fernsteuerungssystem sein, das auf den Echtzeit-Messungen der Bediener-Bewegungen basiert.