• Startseite
  • >
  • Forschung
  • >
  • Forschungsfelder
  • >
  • EMMS
  • >
  • MRK

Forschungsfelder im Wandel der Arbeit

Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK)

Für den Einsatz in der Produktionstechnik werden Methoden und Gestaltungsempfehlungen für die Mensch-Roboter-Kollaboration eingesetzt und erforscht.

Durch die Kooperation von Mensch und Roboter kann in der Produktion ein hohes Maß an Flexibilität erreicht und somit den veränderten Anforderungen der Industrie nachgekommen werden. Die Zusammenführung von Mensch und Roboter an einem Arbeitsplatz hat zahlreiche Vorteile, wie zum Beispiel die Kombination der feinmotorischen und kognitiven Fähigkeiten des Menschen mit der Präzision und Schnelligkeit des Roboters. Sie birgt auch neue Herausforderungen: Es müssen neue Sicherheitskonzepte erarbeitet und Arbeitsweisen entwickelt werden, die die Sicherheit der Arbeitsperson gewährleisten und eine zu hohe mentale und physische Belastung vermeiden. Der Fokus der am IAW durchgeführten Forschung liegt auf der ergonomischen und menschzentrierten Gestaltung der Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK).

Abbildung 1: Beispielhafte Visualisierung der Mensch-Roboter-Kollaboration in der variantenreichen Produktion

Für diese Zwecke wurde am IAW der Montagarbeitsplatz Collaborative Workplace for Assembly (CoWorkAs) entworfen, der für den Einsatz in der manuellen Montage vorgesehen ist. Hierbei assistiert der Roboter der Arbeitsperson durch Anreichen benötigter Bauteile und Werkzeuge, sodass diese sich auf die wertschöpfenden Anteile der Produktion, nämlich die einzelnen Montagetätigkeiten, konzentrieren kann. Zur Unterstützung der variantenreichen Produktion werden Werkstücke für die manuelle Montage zum Arbeitsplatz CoWorkAs ausgeschleust (siehe Abbildung 1). Durch die Verwendung eines Leichtbauroboters, der hängend an zwei den Arbeitsplatz überspannenden Linearachsen montiert ist, ist eine größtmögliche Bewegungsfreiheit des Roboters sichergestellt. Die modulare Profilbauweise des Arbeitsplatzes ermöglicht einfach umzusetzende individuelle Anpassungen der Arbeitsraumgestaltung an den jeweiligen Anwendungsfall (siehe Abbildung 2). Darüber hinaus ermöglicht die Höhenverstellung des Arbeitsplatzes neben einer optimalen Anpassung an die anthropometrischen Maße der Arbeitsperson auch die Wahl zwischen stehender und sitzender Arbeitsposition, ohne dass die Steuerung des Roboters angepasst werden muss.

Abbildung 2: Nachwuchsforscher bei der Einrichtung des MRK-Arbeitsplatzes CoWorkAs (Foto: Ahrens + Steinbach Projekte)

Neben der physikalischen Ergonomie fokussiert die Forschung am Arbeitspplatz CoWorkAs auch die ergonomische Gestaltung der MRK. Um eine erhöhte mentale Belastung durch scheinbar willkürliche Aktionen des Systems zu vermeiden, müssen die Handlungen des Roboters nachvollziehbar und vorhersehbar gestaltet sein. Neben einem für die Arbeitsperson hinreichenden Maß an Kontrolle über das System muss für das Vertrauen in die Automatisierung gesorgt werden. Dies erfordert eine intuitive und nutzerzentrierte Gestaltung der Interaktion. Aus diesem Grund werden am MRK-Arbeitsplatz CoWorkAs diverse Steuerungskonzepte implementiert und empirisch untersucht. Dies umfasst beispielsweise die Gestensteuerung über Myo-Armbänder (siehe Abbildung 3) und kopfbasierte Gesten sowie die Steuerung durch die Aufzeichnung menschlicher Bewegungen (Motion Tracking). Anhand der Ergebnisse der Nutzerstudien werden Gestaltungsempfehlungen für die Umsetzung dieser Interaktionsmethoden in der Praxis abgeleitet.

Abbildung 3: Gestensteuerung des Roboters mithilfe von Myo-Armbändern (Foto: Marco Faber)