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Allgemeines

Bei den kleineren mobilen Robotern geht die größte Gefahr von Kollisionen mit Personen oder Gegenständen aus. Hier greift ein mehrstufiges Sicherheitskonzept, das den Betrieb von Neobotix-Robotern ausgesprochen verlässlich und sicher macht.

Generell werden mobile Roboter so ausgelegt, dass sie schon in sich sicher sind. Das heißt, dass sie nach Möglichkeit voll verkleidet und ohne scharfe Kanten oder Ecken konstruiert werden. Ein niedriger Schwerpunkt sorgt in Verbindung mit der möglichst großen Grundfläche für einen soliden Stand und minimierte Kippneigung. Die Antriebskräfte und Geschwindigkeiten werden so dimensioniert, dass die gestellten Aufgaben ohne Schwierigkeiten gelöst werden können, der Roboter aber auch bei wechselnden Lasten immer entspannt unter Kontrolle bleibt.

Die Robotersteuerung PlatformCtrl sorgt für eine verlässliche Bewegungsplanung, die mögliche Kollisionen frühzeitig erkennt und ihnen sicher ausweicht. So können erst gar keine kritischen Situationen entstehen.

Kommt es trotzdem zu einer bedenklichen Annäherung an ein Objekt, kommen die hardwareseitigen Sicherheitskomponenten zum Einsatz. Sie garantieren, dass das Roboterfahrzeug sofort abbremst, in einen sicheren Zustand übergeht und in diesem Zustand bleibt, bis die Gefahr beseitigt wurde. Je nach Ursache für den Halt nimmt der Roboter dann seine Arbeit automatisch wieder auf, oder wartet auf die Freigabe durch einen Bediener. Alle in Neobotix-Robotern verbauten Sicherheitskomponenten arbeiten zweikanalig und erfüllen die gesetzlichen Anforderungen.

Deutlich komplizierter wird die Betrachtung bei mobilen Manipulatoren, also wenn ein oder mehrere Roboterarme in die Plattform integriert werden sollen. Diese bewegen sich meist in einem viel kritischeren Arbeitsraum als das Roboterfahrzeug alleine, nämlich in Brust- und Kopfhöhe anstatt unter Kniehöhe. Außerdem sind sie meist auch viel schneller und mit teilweise spitzen Werkzeugen ausgestattet. Darüber hinaus erfordert ihr Einsatz meist den direkten Kontakt zu Objekten, was es unmöglich macht, einen rigorosen Sicherheitsbereich um den Roboter zu überwachen, in dem sich nichts befinden darf.

Je nach Aufgabe, Anforderung und Einsatzbedingung lassen sich aber auch mobile Manipulatoren effizient absichern und einsetzen.

Dank all dieser Maßnahmen hat es in der Geschichte von Neobotix, die immerhin schon 1999 mit drei öffentlich zugänglichen Museumsrobotern begann, noch keine Unfälle oder Verletzten gegeben.
Wir tun alles, damit es auch so bleibt.

Not-Halt-Tasten

Die Schlag-betätigten Not-Halt-Tasten sind ein unverzichtbarer Bestandteil des Sicherheitskonzepts aller mobilen Roboter. Sie ermöglichen es auch Personen, die sich nicht im Detail mit der Technik des Roboters auskennen, diesen schnell und intuitiv zu stoppen. Bei besonderen Anforderungen können ergänzend zu den normalen Tasten auch weiche, frei geformte Schaltelemente einsetzen, die ebenso sicher sind und den gleichen Effekt haben. Ihre Vorteile liegen darin, dass sie größer und damit vor allem unter Stress leichter zu erreichen sind, und dass sie auch in Bereichen montiert werden können, in denen die Anbringung von Drucktasten schwierig ist, etwa an Roboterarmen.

Ein durch Betätigung einer Not-Halt-Taste oder eines Not-Halt-Schaltelements verursachter Stopp muss immer aktiv vom Bediener freigegeben werden, meist durch kurzes Drehen eines Schlüsselschalters.

Laserscanner

Laserscanner übernehmen schon seit mehreren Jahren zusätzlich zum Scannen der Umgebung auch die Überwachung von Schutzfeldern um den Roboter herum. Sie sind ein vollwertiger und sicherheitstechnisch zugelassener Ersatz für große, traditionelle Schaltelemente.

Neben dem grundsätzlichen Vorteil, dass Sicherheitslaserscanner berührungslos und damit im Arbeitsbereich verschleißfrei arbeiten, bringen sie auch einige sehr sinnvolle Zusatzfunktionen ein. Die auf Objekte überwachten Schutzfelder lassen sich rein virtuell per Software festlegen und können sogar für verschiedene Bedingungen unterschiedliche gestaltet werden. Bei der Gestaltung der Schaltelemente musste immer vom ungünstigsten Fall ausgegangen werden, was oft zu sehr großen Bumpern führte, die die Beweglichkeit des Roboterfahrzeugs permanent einschränkten.

Mit dynamisch ausgewählten Schutzfeldern ist es aber zum Beispiel möglich, mit hoher Geschwindigkeit und großem Sicherheitsabstand durch Gänge und direkt danach sehr langsam und mit minimalem Abstand durch Engstellen zu fahren. Auch Roboterarme lassen sich absichern, indem bei Stillstand des Fahrzeugs der Bereich außerhalb des gerade benötigten Arbeitsraumes gesperrt wird. Sobald eine Person das Schutzfeld betritt und damit die Möglichkeit hat, in den Arbeitsraum des Armes zu reichen, wird der komplette Roboter angehalten.

Ein durch eine Schutzfeldverletzung ausgelöster Stopp wird normalerweise automatisch zurückgesetzt, sobald das Objekt aus dem Schutzfeld verschwindet. Ein Bedienereingriff ist dabei nicht nötig.

Navigationssysteme wie der Sick NAV350, die mit speziellen Reflektoren arbeiten, sind jedoch meist so hoch angeordnet, dass sie nicht zur Kollisionsvermeidung verwendet werden können und deshalb auch keine Sicherheitsfunktionen bieten.

Sicherheitssteuerungen

Die Neobotix-Basisplatine, das RelayBoard, ist unter anderem für den Anschluss eines zweikanaligen Not-Halt-Kreises und eines Sicherheitslaserscanners vorgesehen. Falls diese beiden Einrichtungen nicht ausreichen, um das erforderliche Sicherheitsniveau zu erreichen, kann eine leistungsfähige Sicherheitssteuerung integriert werden. Diese lässt sich frei programmieren und kann verschiedenste Sicherheitskomponenten auswerten. So können zum Beispiel ein Bedienhandgerät mit Zustimmtaste oder verschiedene sichere Schalter integriert werden. Abhängig vom jeweils gewählten Betriebsmodus wirken die Komponenten dann unterschiedlich. Auf diese Weise lassen sich auch sehr komplexe Funktionen und Zusammenhänge einfach aber sicher realisieren.

Sonderfunktionen

Es gibt eine große Menge unterschiedlicher Sicherheitskomponenten für die verschiedensten Anwendungsfälle. Einige der wichtigsten sind folgende: