Hochflexible und dynamische Fertigungsumgebungen erfordern eine enge Zusammenarbeit von Menschen und Robotern ohne starre Trennungen. Das von Botfellows entwickelte Sicherheitssystem Dynamic Safety ermöglicht dabei große Flexibilität bei gleichzeitig hoher Sicherheit. So kann eine effiziente Kooperation zwischen Menschen und Robotern Wirklichkeit werden. Bei Botfellows handelt es sich um eine Ausgründung aus dem Fraunhofer IWU in Chemnitz. Dynamic Safety ist in zwei Varianten verfügbar, deren Funktionalität sich entsprechend den Anforderungen unterscheidet.
Bei der Core-Variante von Dynamic Safety handelt es sich um ein flexibles Sicherheitsmodul für die schutzzaunlose Robotik. Das Modul ist mit einer Vielzahl gängiger Sicherheitssensoren kompatibel, darunter 3D-Radar und 2D-Lidar. Es berechnet dynamisch kompakte Sicherheitsbereiche und konfiguriert daraufhin die Sicherheitssensorik automatisch. Auf diese Weise lassen sich effiziente, schutzzaunlose Roboteranwendungen auch in dynamischen Produktionsumgebungen einfach umsetzen. Bei der Variante Dynamic Safety Advanced differenziert das System zuverlässig zwischen bewegten Personen und unbelebten Objekten. Aufgrund der direkten Anbindung an die Robotersteuerung verarbeitet Dynamic Safety kontinuierlich Echtzeit-Bewegungsdaten und ermittelt daraus die notwendigen Sicherheitsbereiche gemäß den geltenden Normen. Parallel überwacht das Sicherheitssystem die Positionen aller Personen und Objekte im gemeinsamen Arbeitsraum dauerhaft. Das ermöglicht eine sichere und effiziente Zusammenarbeit ohne physische Trennvorrichtungen. Nähert sich eine Person dem definierten Gefahrenbereich, bremst der Roboter automatisch ab oder stoppt sofort.
Festlegung und Überwachung der Warn- und Schutzfelder in Echtzeit
Das System spielt sowohl mit Leichtbaurobotern als auch mit Schwerlastrobotern zusammen. Es sammelt permanent Daten über den Zustand der Maschine, u.a. Geschwindigkeit, Position, Kraft und Beschleunigung. Die Sicherheitsbereiche sind als Warn- und Schutzfelder festgelegt, die in Echtzeit bestimmt und überwacht werden. Ein intelligenter Algorithmus wertet die erfassten Daten aus, erkennt potenzielle Gefahrensituationen und berücksichtigt dabei ebenfalls mögliche Auswirkungen auf die Umgebung. Kommt es zu einer kritischen Situation, hat die Sicherheit des Menschen oberste Priorität. Dynamic Safety reagiert umgehend und passt die Geschwindigkeit automatisch an, um Risiken zuverlässig zu vermeiden. Für anspruchsvolle Robotikanwendungen entwickelt: Die drehbaren RQDR-Halter von FLEXA bieten eine platzsparende und robuste Kabelführung, die Cobots bei komplexen Bewegungsabläufen zuverlässig unterstützt. ‣ weiterlesen
Flexibler Kabelschutz für Cobots
Roboter, die mit Dynamic Safety ausgestattet sind, benötigen keine festen Schutzzäune mehr. Stattdessen nutzen sie flexibel adaptierbare virtuelle Sicherheitsbereiche. Herkömmliche starre Sicherheitszonen begrenzen den gemeinsamen Arbeitsraum von Menschen und Robotern meist auf ein bloßes Nebeneinander. Der Roboter detektiert Personen und reagiert darauf, kann sie jedoch nicht aktiv unterstützen. Echte Kooperation ist so nicht realisierbar. Dynamic Safety bringt hier einen entscheidenden Fortschritt, indem es eine direkte Zusammenarbeit zwischen Menschen und Robotern als Team gestattet. Dynamisch angepasste Schutzbereiche schaffen neue Freiräume für eine Aufgabenverteilung und kombinierte Arbeitsprozesse – und das auf kleinerer Fläche. Der Flächenbedarf sinkt damit um mindestens 30 Prozent, bei umfassend vernetzten Anlagen sogar noch deutlicher. Ermöglicht wird dies durch die erheblich schnellere Reaktionszeit der Robotersteuerung. Der Roboter kann bei Gefahr augenblicklich stoppen und verwendet den verfügbaren Raum so effizienter. Das Ergebnis: eine höhere Auslastung, mehr Anlagenverfügbarkeit und insgesamt mehr produktive Arbeitszeit.
Integration spezialisierter Funktionsbausteine als App in die Steuerung
Bei der Suche nach einer offenen und leistungsstarken Hardware- und Software-Plattform bis SIL 3/PL e ist Botfellows auf die Sicherheitssteuerungen der Produktfamilie PLCnext Control von Phoenix Contact gestoßen. Die SPS stehen für eine offene und freie Programmierbarkeit von Automatisierungslösungen. In diesen können neben den standardisierten IEC61131-Sprachen auch Hochsprachen wie C/C++/C#, Matlab Simulink oder Python im Echtzeitkontext eingesetzt werden. Sicherheitsrelevante Technologiefunktionen lassen sich ebenfalls in C ausführen und als Bibliothek in der Engineering-Umgebung PLCnext Engineer nutzen. Botfellows bietet hochspezialisierte Funktionsbausteine zur schutzzaunlosen Absicherung agiler Roboterapplikationen mit dynamisch veränderlichen Schutzräumen an. Diese Funktionsbausteine können in Kombination mit dem Rezeptur-Handling der Sicherheitssteuerung flexibel parametriert und somit generisch für unterschiedliche Use Cases und Robotertypen verwendet werden.
Abgesehen von der Offenheit zeichnet sich die Sicherheitssteuerung von Phoenix Contact durch ihre Performance aus. Entwicklungsbegleitende Analysen der Umsetzung von Dynamic Safety in C-Sprache im Vergleich zu vorhandenen Varianten in Structured Text zeigen eine Performance-Steigerung um den Faktor 5. Technologieanbieter wie Botfellows können das Ecosystem PLCnext Technology folglich nicht nur als Plattform für die technische Realisierung, sondern auch für neue Geschäftsmodelle einsetzen. Neben der Vermarktung und Lizenzierung über die Online-Plattform PLCnext Store partizipieren sie von allen Funktionen der Wartung und Pflege wie dem Device and Update Management von sicherheitsrelevanten Soft- und Firmware-Komponenten sowie Applikationsprogrammen und -parametern. Präzisionsgetriebe stellen hohe Anforderungen an Fertigung und Qualität. Liebherr bietet flexible Lösungen für die Herstellung von Zykloiden- und HarmonicDrive®-Verzahnungen – von der Prozessentwicklung bis zu Maschine, Schulung und Service. ‣ weiterlesen
Verzahnung für die Robotik
Zugriffsschutz gemäß IEC62443 auf die Sicherheitssteuerung
Zur Anbindung netzwerkfähiger sicherer Sensoren und Aktoren unterstützen die Sicherheitssteuerungen der Baureihe PLCnext Control die Sicherheitsprotokolle Profisafe und Safety over Ethercat (FSoE). Eine zusätzliche sicherheitsrelevante Ankopplung an eine überlagerte Sicherheitssteuerung ist über Profisafe ebenfalls durchführbar. Durch diese Multiprotokollfähigkeit ergibt sich eine hohe Flexibilität bei der Auswahl der für Dynamic Safety zu nutzenden Sensorik und Aktorik. Diese können abgesehen von ihren Performance-Aspekten auch nach dem Preis-/Leistungsverhältnis und der Verfügbarkeit ausgesucht werden. Die Hochsprachenalgorithmen von Dynamic Safety sind netzwerkunabhängig und somit generisch verwendbar. Mit PLCnext Engineer steht ein leistungsfähiges Tool zur Programmierung der Standard- und Sicherheitsfunktionen sowie zur Konfiguration und Parametrierung der Profisafe und FSoE-Netzwerke zur Verfügung.
In offenen Steuerungssystemen wie PLCnext Control kommt den gestiegenen Security-Anforderungen eine besondere Bedeutung zu. Sämtliche Sicherheitssteuerungen von Phoenix Contact werden durch die implementierten Security-Maßnahmen von PLCnext Technology geschützt und sind für den Einsatz bis zum Security Level SL 2 gemäß IEC62443-4-1/4-2 zertifiziert. Davon partizipieren ebenso die funktional sicheren Technologiefunktionen von Drittherstellern wie Botfellows. DynamicSafety@PhoenixContact erweist sich also als passende Kombination aus der funktional sicheren, offenen Hardware- und Software-Plattform PLCnext Technology und den hochspezialisierten Technologiefunktionen für dynamisch veränderbare schutzzaunlose Sicherheitszonen von Botfellows.
