EE-Airbag

Airbag für robotische Endeffektoren für sichere Mensch-Roboter-Kollaboration
Industrie 4.0 fordert und bedingt den Einsatz von schutzzaunlosen Robotersystemen zur sicheren Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) in der Produktion und bildet einen aktuellen Schwerpunkt in der Robotik. Während immer mehr neue Robotertypen für MRK direkt eingesetzt werden können, stellen Roboterwerkzeuge, aber auch Werkstücke, immer noch ein großes Gefährdungspotenzial für mögliche Verletzungen im Falle einer Kollision zwischen Maschine und Mensch dar. Um dieses Problem zu adressieren haben wir ein Sicherheitsmodul entwickelt, das MRK für eine breite Palette an Roboterwerkzeugen und Werkstücken ermöglicht, ohne die Funktion des Roboter-Gesamtsystems einzuschränken. Dazu umschließt das Sicherheitsmodul bei Verfahren des Roboters kontinuierlich Werkzeug und Werkstück mit einem Airbag und gibt beide anschließend durch Ablassen der Druckluft wieder frei. Dadurch können Taktzeiten in der Produktion reduziert und die Produktivität wesentlich erhöht werden.
Credit:
DLR CC-BY 3.0
DownloadDownload

Während immer mehr neue Robotertypen für Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) zur Verfügung stehen, stellen scharfkantige Roboterwerkzeuge und Werkstücke weiterhin ein großes Problem dar. Für dessen Lösung hat das DLR einen Airbag entwickelt, welcher MRK für eine breite Palette an Roboterwerkzeugen und Werkstücken ermöglicht, ohne die Funktion des Roboter-Gesamtsystems einzuschränken. Dazu umschließt der Airbag vor Verfahren des Roboters das Werkzeug und Werkstück und gibt beide anschließend wieder frei. Dadurch können Taktzeiten in der Produktion reduziert und die Produktivität wesentlich erhöht werden.

Der Airbag wurde 2016 das erste mal der Öffentlichkeit präsentiert und gewann auf der Hannover Messe 2017 den mit 20.000€ dotierten KUKA Innovation Award.

Technische Daten

Größe:
300 mm x Ø180 mm
Gewicht:
ca. 0,5 kg
Belüftungsdauer:
< 0,5 s
Entlüftungsdauer:
< 0,8 s
mögl. Mindestradien Werkzeug/Werkstück:
0,2 mm
mögl. Robotergeschwindigkeit LBR4+
für MRK (ISO/TS 15066)
mit 2-Finger-Robotiq-Greifer:
1 m/s
Energieversorgung:
t.b.d.
Besonderheiten:
• Dämpfung von Kollissionen
• intrinsische Sicherheit
• Kollisionserkennung
• Interaktion
• schnelle Be- und Entlüftungszeiten
• Druckluftversorgung

Systembeschreibung

Der Airbag ist ein Sicherheitsmodul für Roboterwerkzeuge und Werkstücke zur Gewährleistung der Sicherheitsanforderungen nach ISO/TS 15066 in MRK-Anwendungen. Befindet sich ein Mensch im Arbeitsraum des Roboters, wird der Airbag aktiviert, sobald der Roboter eine Bewegung beginnt. Das bedeutet, der Airbag wird mit Druckluft befüllt und umschließt Werkzeug und Werkstück mit einem sicheren Luftkissenpolster. Durch Ablassen der Luft wird die volle Funktionalität des Werkzeugs wiederhergestellt. Zwei integrierte Drucksensoren dienen zur Gewährleistung der Funktionstüchtigkeit und ermöglichen eine Kollisionserkennung. Zum Nachweis der Sicherheitsanforderungen nach ISO/TS 15066 (MRK Sicherheitsanforderungen) wurden Experimente mit einem Crashtest-Dummy durchgeführt. Die Auswertung der Kraft- und Druckmessungen bei Kollisionsexperimenten mit einem Roboter haben ergeben, dass eine Zulassung des verwendeten Roboterwerkzeugs ohne den Airbag nicht möglich wäre. Durch dessen Verwendung wird es jedoch möglich, bis zu einer Geschwindigkeit von 1m/s zu fahren, ohne die Grenzwerte der MRK-Sicherheitsanforderung (ISO/TS 15066) zu überschreiten. Dadurch werden geringe Taktzeiten in der Produktion ermöglicht und ein wirtschaftlicher Einsatz von MRK-Robotern realisiert.

KUKA Innovation Award 2017
Der Airbag gewann auf der Hannover Messe 2017 den mit 20.000€ dotierten KUKA Innovation Award.
Bild: 1/3, Credit:
DownloadDownload
Hannes Höppner und Roman Weitschat zusammen mit dem Airbag für robotische Endeffektoren
Bild: 2/3, Credit:
DownloadDownload
Airbag für robotische Endeffektoren für sichere Mensch-Roboter-Kollaboration
Industrie 4.0 fordert und bedingt den Einsatz von schutzzaunlosen Robotersystemen zur sicheren Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) in der Produktion und bildet einen aktuellen Schwerpunkt in der Robotik. Während immer mehr neue Robotertypen für MRK direkt eingesetzt werden können, stellen Roboterwerkzeuge, aber auch Werkstücke, immer noch ein großes Gefährdungspotenzial für mögliche Verletzungen im Falle einer Kollision zwischen Maschine und Mensch dar. Um dieses Problem zu adressieren haben wir ein Sicherheitsmodul entwickelt, das MRK für eine breite Palette an Roboterwerkzeugen und Werkstücken ermöglicht, ohne die Funktion des Roboter-Gesamtsystems einzuschränken. Dazu umschließt das Sicherheitsmodul bei Verfahren des Roboters kontinuierlich Werkzeug und Werkstück mit einem Airbag und gibt beide anschließend durch Ablassen der Druckluft wieder frei. Dadurch können Taktzeiten in der Produktion reduziert und die Produktivität wesentlich erhöht werden.
Bild: 3/3, Credit:
DLR CC-BY 3.0
DownloadDownload

Videos und Medien