SICHERE KOLLABORATION MIT INDUSTRIEROBOTERN - MICHAEL ZILLICH FFG FORUM PRODUKTION 28.5.2019
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SICHERE KOLLABORATION MIT INDUSTRIEROBOTERN
MICHAEL ZILLICH
FFG FORUM PRODUKTION
28.5.2019
1
Michael Zilllich
Leiter Forschung
zillich@bluedanuberobotics.com
2
ÜBERSICHT
◦ Kollaborative Robotik
◦ Sicherheitstechnologien für Kollaborative Robotik
◦ AIRSKIN®
◦ Zusammenfassung, Ausblick
3
ÜBERSICHT
◦ Kollaborative Robotik
◦ Sicherheitstechnologien für Kollaborative Robotik
◦ AIRSKIN®
◦ Zusammenfassung, Ausblick
4
KOLLABORATIVE ROBOTIK
Traditionelle Roboterzellen
◦ Hohe Produktivität
◦ Sicherheit im wesentlichen durch
Zutrittsbeschränkung
◦ Etablierte Sicherheitssysteme
◦ Sicherheits-Zäune
◦ Lichtvorhänge
◦ Laser Scanner
◦ …
◦ Etablierte Sicherheits-Standards
ISO 10218
5
KOLLABORATIVE ROBOTIK
Offene Roboterzellen
◦ Kein Zaun zwischen Roboter und Mitarbeiter
◦ Große Ersparnis an Platzbedarf, erhöhte Flexibilität
in der Produktion
◦ Sehr stark wachsender Industriesektor (50% p.a.)
◦ Neue Anforderungen an Roboter und
Sicherheitseinrichtungen
◦ Neue Sicherheitsstandards
ISO/TS 15066
6
KOLLABORATIVE ROBOTIK
Begriffe
◦ Es gibt eigentlich keine kollaborativen
Roboter Traditional Open robot cell (“Cobot”)
robot cell
◦ Es gibt kollaborative Anwendungen (mit
Leichtbaurobotern, AIRSKIN, etc.)
◦ Unterschiedliche Grade der
Kollaboration
◦ Spektrum an kollaborativen
Anwendungen
◦ Mythos: 250 mm/s - Kollaborative
Roboter sind langsam
◦ Mythos: Sichere Sensorik macht sichere Traditional
MRK-Anwendungen safety measures AIRSKIN® (ISO/TS 15066)
◦ Lernen bei Herstellern, Anwendern, (ISO 10218)
Zertifizieungsstellen
[Bauer et al., 2016]
05/27/2019 14:43 7
ÜBERSICHT
◦ Kollaborative Robotik
Externe
◦ Sicherheitstechnologien für Kollaborative Robotik Skins
Sensorik
◦ AIRSKIN®
◦ Zusammenfassung, Ausblick
Leichtbau
Greifer
roboter
8
SICHERHEITSTECHNOLOGIEN FÜR KOLLABORATIVE ROBOTIK
Leichtbauroboter
◦ Messen Kraft bei Kontakt über Motorstrom oder
Sensoren in den Gelenken
◦ Mittlerweile große Auswahl
◦ Meist sehr intuitives User-Interface, schnell zu
erlernen
◦ Kollaborativ nur bei eher langsamen
Geschwindigkeiten und Traglasten (< 10 kg)
◦ Geringere Steifigkeit und Genauigkeit als klassiche
Industrieroboter
ABB Yumi, Yaskawa HRC10, Kuka iiwa, iisy, Universal Robots, Franka Emika, ESI C15,
Doosan Robotics, HAN’S Robot Elfin, SIASUN, Nachi CZ10, F&P Robotics, Techman TM12,
Hanwa, HCR-5, Kassow Robotics, Productive Robotics ob7, Yuanda M6, AUBO i5
05/27/2019 14:43 9
SICHERHEITSTECHNOLOGIEN FÜR KOLLABORATIVE ROBOTIK
Skins - Research
◦ Viele Forschungsarbeiten zu taktilen Sensoren
• Fraunhofer IFF tactile skin
• Perception robotics Robo Skin
• Tacterion stretchable sensor
• IIT Roboskin
• Cellul.A.R.Skin, TU Munich
• SIO Robot Skin
• …
◦ Typischerweise Fokus auf hohe Auflösung
◦ Keine Sicherheitszertifizierung
05/27/2019 14:43 10SICHERHEITSTECHNOLOGIEN FÜR KOLLABORATIVE ROBOTIK Skins - Taktil MRK-Systeme ◦ Am längsten am Markt Kuka KR-5 mit Schaumstoffverkleidung und darunterliegenden Mikroschalter ◦ Plus kapazitive Näherungs-Sensorik (nicht sicherheitsgerichtet) 05/27/2019 14:43 11
SICHERHEITSTECHNOLOGIEN FÜR KOLLABORATIVE ROBOTIK Skins – Kapazitive Näherungssensoren Bosch Apas ◦ Standard Industrieroboter (ca.10kg Traglast) mit Lederhaut und darunterliegenden kapazitiven Näherungs-Sensoren ◦ Enge Kopplung an Robotersteuerung ◦ Gesamtpaket – Premium Preissegment Comau Aura ◦ Sehr hohe Traglast ◦ Lederhaut mit darunterliegenden kapazitiven Sensoren und weiters berührungsensitiv ◦ Nur für Comau Roboter ◦ Gesamtpaket – Premium Preissegment 05/27/2019 14:43 12
SICHERHEITSTECHNOLOGIEN FÜR KOLLABORATIVE ROBOTIK Externe Sensorik Fanuc CR-35iA ◦ Kraft-Momenten Sensoren im Fuß (schwarze Blöcken unter den Robotern) ◦ Modelle 4 – 35 kg ◦ Enge Kopplung an Robotersteuerung, genaue Kenntnis der Last Pilz SafetyEYE ◦ 3D Stereo Kamera über dem Arbeitsbereich ◦ Installationsaufwand ◦ Beachtung der Lichtverhältnisse wichtig VEO Robotics ◦ 4 3D Kameras überwachen den Arbeitsraum des Roboters ◦ Aktuell in der Zertifizierungsphase der sicheren 3D Kameras ◦ Installationsaufwand 05/27/2019 14:43 13
SICHERHEITSTECHNOLOGIEN FÜR KOLLABORATIVE ROBOTIK Greifer Mayser ◦ Ultraschallsensoren mit schmalem Sichtkegel von 5° x 13° und Reichweite von 2 – 50cm. ◦ Haupteinsatzgebiet zur Absicherung von Bohrern Cobotect ◦ Aufblasbarer Airbag ◦ Zur Absicherung von darunterliegenden Greifern Speziallösungen ◦ z.B. FlexLink, Coesia ◦ Kunsstoffrahmen, magnetisch gelagert 05/27/2019 14:43 14
ÜBERSICHT
◦ Kollaborative Robotik
◦ Sicherheitstechnologien für Kollaborative Robotik
◦ AIRSKIN®
◦ Zusammenfassung, Ausblick
15AIRSKIN® AIRSKIN® Eigenschaften ◦ Weiche, drucksensitive Sicherheitshaut für Industrieroboter und Greifer ◦ Besteht aus Set einzelner AIRSKIN Pads: Luftdichte Hülle über dämpfender Supportstruktur ◦ Deformation eines Pads führt zu Erhöhung des internen Luftdrucks, bewirkt einen sicheren Stopp des Roboters ◦ Keine externe Luftzufuhr notwendig ◦ Sensitiv überall auf der Oberfläche ◦ Schnelle und einfache Installation, keine extra Software oder Programmierung nötig ◦ Verbindung zu Robotersteuerung oder Sicherheits-SPS, AIRSKIN wirkt als öffnender Schalter ◦ 9 ms Reaktionszeit, Geschwindigkeit bis 1000 mm/s ◦ Zertifiziert von TÜV Austria nach ISO 13849, PLe / Cat3 05/27/2019 14:43 16
AIRSKIN® AIRSKIN für Roboter ◦ Angepasstes AIRSKIN Design, schmiegt sich an Roboter an ◦ Basierend auf CAD Daten des Roboters ◦ Optimale Flexibilität im Design ◦ Nachrüstbar für jeden Roboter, jede Traglast 05/27/2019 14:43 17
AIRSKIN® AIRSKIN für Greifer und Werkzeuge ◦ Angepasstes AIRSKIN Design, schmiegt sich an Werkzeug an ◦ Basierend auf CAD Daten des Werkzeugs ◦ Ab Losgröße 1 für kundenspezifische Werkzeuge 05/27/2019 14:43 18
AIRSKIN® AIRSKIN Modul-Pads ◦ Schnell anpassbares Design für einfache Geometrien ◦ Für große Roboter und für Werkzeuge ◦ Kostengünstig durch Massenproduktion Auswahl fixer Größen ◦ 150x100, 150x150 mm ◦ 200x100, 200x150, 200x200 mm ◦ 300x150, 300x200, 300x300 mm ◦ 400x150, 400x200 mm 05/27/2019 14:43 19
AIRSKIN® AIRSKIN Safetyflange ◦ Für „fingersicheres“ Palettieren ◦ Montiert zwischen Roboter und Werkzeug ◦ AIRSKIN® Technologie stoppt den Roboter ◦ Nachgiebig in alle Richtungen: horizontal, vertikal, Torsion ◦ Geeignet für jedes Werkzeug ◦ Wechselbare Federn für verschiedene Werkzeug- Gewichte 05/27/2019 14:43 20
ÜBERSICHT
◦ Kollaborative Robotik
◦ Sicherheitstechnologien für Kollaborative Robotik
◦ AIRSKIN®
◦ Zusammenfassung, Ausblick
21ZUSAMMENFASSUNG, AUSBLICK ◦ Keine Patentlösung für alle Fälle ◦ Risikoanalyse der Anwendung => Auswahl der Sicherheitstechnologien ◦ Ergonomie, Sicherheit sind immer ein Thema ohne price tag ◦ Kollaborative Lösungsideen kommen teilsweise von MitarbeiterInnen selbst ◦ Kollaboration eigentlich v.a. für Handhabung schwerer Lasten besonders lohnend 05/27/2019 14:43 22
Danke für Ihre Aufmerksamkeit!
zillich@bluedanuberobotics.com
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