Computergestützte Risikobeurteilung

Risikobeurteilungen für Cobots sind in der Regel deutlich komplexer als für Industrieroboter, die komplett hinter einem Zaun stehen. Da die Interaktion zwischen Mensch und Roboter in einem kollaborativen Szenario wünschenswert ist, ergeben sich deutlich mehr Gefährdungspotenziale für den Menschen und sowohl die Bewegungen des Roboters als auch des Menschen müssen hier berücksichtigt werden. In der Risikobeurteilung müssen daher mehr Gefährdungspotenziale benannt, entsprechend ihrem Risikos eingeschätzt und nach Möglichkeit reduziert werden. Hinzu kommt, dass der Prozess wenig intuitiv und somit fehleranfällig ist. Wünschenswert wäre also nicht nur ein zeiteffizienterer, sondern auch ein intuitiverer Prozess.

Ein weiterer großer Mehrwert für kollaborative Szenarien wäre, die mit einer Anwendung verknüpften Key Performance Indicators (KPIs) wie die Zykluszeit, den Platzbedarf und die Kosten im Voraus abschätzen zu können: Wie schnell wird sich der Roboter trotz Sicherheitsmaßnahmen bewegen können? Welchen Platzbedarf haben Zäune oder nötige Sicherheitsabstände? Und welche Sicherheitslösungen wären am preiswertesten? Oftmals werden diese KPIs zwar in in der Planung festgelegt. Es ist jedoch aktuell schwer im Vorfeld abschätzbar, wie sich die Sicherheitsmaßnahmen an der realen Anwendung auf die KPIs auswirken werden. Und nicht zuletzt wünschen viele Unternehmen mehr Unterstützung bei der Dokumentation, damit die Risikobeurteilung und daraus abgeleitete Maßnahmen rechtssicher einsehbar sind.

Die Cara-Software adressiert genau diese Anforderungen. Grundlage und Voraussetzung für Cara ist ein 3D-Layout der Roboterzelle und des Arbeitsprozesses. Diese können aus Fabrikplanungs-Tools wie Visual Components übernommen werden, für die die Sicherheitsmitarbeitenden des Fraunhofer IPA ein Plugin entwickelt haben.

Identifikation potenzieller Gefahren

Cara identifiziert automatisch mögliche mechanische Gefahren wie Klemmungen, Quetschungen oder Kollisionen, indem es analysiert, wie weit der Mensch in die Roboterzelle eindringen kann und an welchen Stellen Kontakte zwischen Mensch und Roboter möglich sind.

Bewertung von Risiken durch Kollisionskräfte

Im Falle eines möglichen Kontakts zwischen Mensch und Roboter liefert Cara eine Abschätzung, wie häufig, wahrscheinlich oder sogar schwer eine theoretisch mögliche Verletzung wäre. So können Unternehmen feststellen, wie dringend sie tatsächlich eine bestimmte Absicherung vornehmen müssen. Dabei werden die Grenzwerte der ISO TS15066 berücksichtigt, die zulässige Kollisionskräfte festlegt.

Empfehlung von Schutzmaßnahmen

Ist der Kontakt zwischen Mensch und Roboter unzulässig, empfiehlt das Tool automatisch Sicherheitskonzepte, die jeweils unterschiedliche Kollaborationsniveaus und Kennzahlen wie Taktzeit, Kosten und den benötigten Platz berücksichtigen. Jedes Sicherheitskonzept besteht aus Schutzmaßnahmen wie Zäunen, Laserscannern, Radarsensoren oder Lichtgittern. Die Platzierung von Schutzvorrichtungen und Sicherheitsabständen wird in Übereinstimmung mit den Normen ISO13854 und ISO13855 vorgeschlagen. So kann der Anwender das Sicherheitskonzept auswählen, das die gewünschten KPIs verbessert, und dieses bei Bedarf noch modifizieren.

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