Mensch-Roboter-Kollaboration Ohne Validierung keine sichere MRK

Mit dem Kraft- und Druckmesssystem von Pilz lassen sich die vorgeschriebenen Grenzwerte für Kraft bzw. Druck der Roboterbewegung exakt messen und somit validieren.
Mit dem Kraft- und Druckmesssystem von Pilz lassen sich die vorgeschriebenen Grenzwerte für Kraft bzw. Druck der Roboterbewegung exakt messen und somit validieren.

Berühren: ja, aber verletzen: nein. Die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) stellt an die Sicherheit hohe Anforderungen. Auf dem Weg zur obligatorischen CE-Kennzeichnung gibt es Unterschiede zur einer „normalen“ Maschine. Der Validierung kommt dabei eine besondere Bedeutung zu.

Wenn sich Mensch und Roboter einen Arbeitsraum teilen, greifen klassische Schutzprinzipien wie Schutzgitter oder Sicherheitsabstände nicht mehr. Wie also lässt sich dann die Sicherheit garantieren?

Im Sinne der Maschinenrichtlinie gelten Robotersysteme als unvollständige Maschinen. Daher ist ein entsprechendes Konformitätsbewertungs-Verfahren durchzuführen, an dessen Ende die CE-Kennzeichnung steht. Für spezielle Sicherheitsanforderungen standen die beiden C-Normen ISO 10218 „Safety of Industrial Robots“, Teil 1: „Robots“ und Teil 2: „Robot systems and integration“, zur Verfügung. Die deutschen Fassungen beider Teile sind als EN ISO 10218-1:2011 und EN ISO 10218-2:2011 veröffentlicht und unter der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG gelistet.

In der Praxis erwiesen sich die Normen aber als nicht ausreichend, um eine tatsächliche Kollaboration von Mensch und Maschine sicher umzusetzen, bei der sich die jeweiligen Arbeitsräume zeitlich und räumlich überschneiden können. Hier klaffte eine normative Lücke, die im Frühjahr 2016 durch die Veröffentlichung der ISO/TS 15066 geschlossen wurde.

Die MRK erfordert Schutzmaßnahmen, damit während des kollaborierenden Betriebs die Sicherheit des Menschen jederzeit gewährleistet ist. Dafür sind in ISO/TS15066 vier Kollaborationsarten als Schutzprinzipien genauer beschrieben. Eine sichere MRK erfordert zum einen Robotersysteme, die speziell für die jeweilige Kollaborationsart konzipiert sind. Mindern lässt sich das Risiko zum anderen durch eine inhärent sichere Konstruktion des Roboters und des Arbeitsraums sowie durch die Anwendung folgender Kollaborationsarten:

  • Sicherheitsbewerteter überwachter Stillstand: Der Mensch hat nur Zugang zum stillstehenden Roboter („sicherheitsbewerteter überwachter Halt“). Eine Kollision ist damit ausgeschlossen.
  • Handführung: Der Mensch hat nur Zugang zum stillstehenden Roboter; der Mensch führt den Roboter manuell. Eine Kollision ist damit ausgeschlossen.
  • Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung: Der Mensch hat während des Betriebs Zugang zum Kollaborationsraum; seine Sicherheit wird durch den Abstand zum Roboter gewährleistet: Ist der Abstand zu gering, wird ein Sicherheitshalt ausgelöst. Eine Kollision ist damit ausgeschlossen.
  • Leistungs- und Kraftbegrenzung: Hier hat der Mensch ebenfalls Zugang zum Kollaborationsraum, während der Roboter sich bewegt. Ein Kontakt zwischen Mensch und Roboter (beabsichtigt oder nicht) ist möglich.

In der Praxis zeigt sich, dass sich die Mensch-Roboter-Kollaboration mit ISO/TS 15066 oft durch eine Kombination von „Geschwindigkeits- und Abstandsüberwachung“ sowie „Leistungs- und Kraftbegrenzung“ umsetzen lässt. Wenn jedoch Kollisionen ein mögliches Szenario sein können, dann muss sichergestellt sein, dass die Berührung nicht zu einer Verletzung führt.