Sicherheitsstrategien für die Mensch/Roboter-Kooperation und -Koexistenz (SIMERO-2)
Final Report Abstract
Menschen sind geschickt bei komplizierten manuellen Tätigkeiten und können sehr flexibel auf unbekannte Situationen reagieren. Industrieroboter sind sehr stark, schnell, ausdauernd und positionsgenau. Durch die enge Zusammenarbeit von Mensch und Roboter können die verschiedenen Stärken kombiniert werden. Das Ziel des SIMERO-Projekts ist die Analyse, Entwicklung und Auswertung von Konzepten zur sicheren Koexistenz und Kooperation von Mensch und Roboter. Bei der Koexistenz befinden sich Mensch und Roboter in einem gemeinsamen Arbeitsraum und führen unabhängige Aufgaben durch. Bei der Kooperation arbeiten sie zusammen an der Erfüllung einer gemeinsamen Aufgabe. Zur Lösung der Aufgabe wird die aktuelle Situation in der Roboterarbeitszelle durch mehrere hochauflösende Kameras aus unterschiedlichen Richtungen erfasst und daraus mitlaufend eine dreidimensionale Rekonstruktion der Szene erstellt. Diese Rekonstruktion wird durch Zusatzwissen bereinigt von Artefakten, welche das Kamerarauschen mit sich bringt. Basierend auf mehreren Full-HD-Farbkameras kann eine Szene mit einer Auflösung von einer Milliarde Volumenelementen und mit Videobildrate (30 Hz) mitlaufend dargestellt werden. Basierend auf dieser Szenenerfassung ist es dem Roboter nun möglich, parallel dazu seine zukünftigen Bewegungen zu planen und auszuführen. Diese Bewegungen minimieren ein allgemeines Risiko. Diese Optimierung kann dazu genutzt werden, um beispielsweise kollisionsfreie Roboterbewegungen zu planen, seine Geschwindigkeit in Hindernisnähe zu reduzieren oder um kürzeste bzw. schnellste Wege für den Roboter zu berechnen. Ist der Roboter mit zusätzlichen Sensoren für externe Kräfte ausgestattet (z. B. ein Kraft/Moment-Sensor in der Handwurzel), dann kann er dem Menschen erlauben ihn zur Führung „an die Hand“ zu nehmen. Damit sind die vier prinzipiellen Modi der Mensch/Roboter-Kooperation realisierbar. Diese Kooperationsmodi unterscheiden sich darin, ob der Roboter sich frei nach seinem Programm oder vom Menschen geführt bewegt und ob sich der Roboter in großem Hindernisabstand befindet oder in Kontakt mit einem Szenenobjekt ist. Die Anwendungen der erzielten Ergebnisse liegen beispielsweise in den Bereichen der Automatisierungs-, Sicherheits- und Überwachungstechnik sowie in der Servicerobotik. Über die Forschungsergebnisse wurde auch mehrfach in den Medien berichtet.
Publications
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