Roboter im Crashtest

Herkömmliche Industrieroboter sind so gefährlich, dass sie hinter Gitter müssen. Crashtests sollen helfen, Roboter zu entwickeln, mit denen Menschen direkt kooperieren können. Das berichtet Technology Review in seiner aktuellen Ausgabe 5/2013.

107 Unfälle mit Industrierobotern hat die Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung 2011 registriert. "Es gibt keine sicheren Roboter", betont die Institution. Dementsprechend halten die Unternehmen die mechanischen Arbeiter vom Menschen fern. Sie schwenken ihre Greifarme hinter Gittern und Laserschranken, was das Unfallrisiko senkt. Doch das frisst Platz in den Fabriken, und viele Aufgaben in der Produktion können derart ortsgebundene Roboter nicht anpacken.

"Aus der Industrie kommt deshalb der Wunsch, die Zäune abzubauen", sagt Matthias Umbreit von der Berufsgenossenschaft Holz und Metall. "Doch ein ungeschützt arbeitender oder gar ein frei laufender Roboter darf dem Menschen nicht gefährlich werden", warnt er. Am Institut für Robotik und Mechatronik am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen erforschen Wissenschaftler deshalb seit Jahren, welche Schäden Roboter bei der Kollision mit Menschen anrichten können.

In einem ersten Schritt untersuchten die Forscher die Wirkung auf Crashtest-Dummies im Testzentrum des ADAC in Landsberg. 2010 veröffentlichten sie ihre Ergebnisse. Sie zeigten, dass schwere Roboter Kopf und Brust tatsächlich lebensbedrohlich verletzen können, vor allem dann, wenn sie einen Menschen gegen eine Wand oder einen Arbeitstisch schieben und einquetschen.

Die Versuche in Landsberg deckten allerdings nur Verletzungen nach einem dumpfen Aufprall auf. Was aber die scharfkantigen Werkzeuge vieler Roboter wie Greifer und Zangen anrichten können, sah man den Dummies nicht an. In weiteren Experimenten verwendeten die Forscher deshalb Teile von frisch geschlachteten Schweinen. Die Forscher erstellten so eine Art Verletzungslandkarte, aus der sich ablesen lässt, wie ein Roboter abhängig von seinem Tempo, seiner Masse und seiner Form dem Menschen zusetzen würde. Ein kleiner Zylinder ist beispielsweise gefährlicher als ein großer. Nur bei einer Geschwindigkeit unter zwei Metern pro Sekunde und einer Kollisionsmasse von maximal sechs Kilogramm blieb die Schweinehaut heil.

Aus all den Zusammenstößen im Labor lernen die Forscher, wie Roboter aussehen müssen, mit denen Menschen ungefährdet zusammenarbeiten können. Klar ist ihnen dabei geworden, dass es nicht reicht, an ein paar Stellschrauben zu drehen. Kollaborative Roboter müssen von Grund auf neu gedacht werden. Im Unterschied zu herkömmlichen Robotern sollten sie nur wenige Kilogramm Masse aufweisen, keine Ecken und Kanten besitzen und möglichst von Schaumstoff umhüllt sein. Um den Aufprall zu verringern, dürfen sie sich nicht schneller als ein Mensch bewegen, das heißt also deutlich langsamer als einen Meter pro Sekunde. (wst)