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BGHM erstellt Tabelle mit Grenzwerten für MRK

Zusammenarbeit von Mensch und Roboter sicher machen

Die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter wird immer enger: Wo es früher Schutzzäune und Abdeckungen gab, gibt es heute immer mehr Arbeitsplätze, an denen Mensch und Maschinen tatsächlich Hand in Hand arbeiten. Doch wie sieht es mit dem Arbeitsschutz in solchen Fällen aus? Wie viel Berührung zwischen Mensch und Maschine ist möglich und kann riskiert werden, ohne dass der Mensch Schaden nimmt? Das haben Forscher des Fraunhofer Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF in Magdeburg im Auftrag der Berufsgenossenschaft Holz und Metall (BGHM) herausgefunden. Sie haben Grenzwerte für Kraft und Druck ermittelt, die eingehalten werden sollen, damit der Mensch eine mögliche Kollision mit seinem futuristischen Kollegen ohne Unfall oder Beeinträchtigung der Gesundheit übersteht. Die BGHM stellt nun anhand der Ergebnisse eine Tabelle zusammen, die bei Beratungen von Unternehmen eingesetzt werden wird.

Wenn Unternehmen die Einführung einer MRK planen, wird nachgemessen: Welche Geschwindigkeit und welcher Druck des Roboters auf ein Körperteil des Beschäftigten ist akzeptabel? Hals und Kopf werden dabei übrigens ausgeschlossen. Wenn die neu erarbeiteten Grenzwerte überschritten werden, muss die Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters verringert, ein Greifer umkonstruiert oder mit dämpfenden Materialien ausgestattet werden. „Die Forschungsergebnisse sind auf alle kollaborierenden Robotersysteme anwendbar“, sagt Dr. Matthias Umbreit, Experte für Robotik in der BGHM sowie dem DGUV Fachbereich Holz und Metall.

Und eins ist klar: Der Markt wächst. „Industrie 4.0“ lautet das Stichwort – die Vernetzung, Digitalisierung und Flexibilisierung der Arbeitswelt sorgen dafür, dass in Zukunft viele Service-, Assistenz- und Produktionsroboter in immer mehr Unternehmen zu finden sein werden, prognostiziert Prof. Norbert Elkmann, Leiter des Geschäftsfeldes Robotersysteme am IFF. Die sichere Mensch-Roboter-Kollaboration ist eines der zentralen Themen der Forscher.


MRK für Ergonomie und Gesundheitsschutz

Die direkte MRK eignet sich laut BGHM besonders für die Montage und die Handhabung von Kleinteilen. Roboter können Beschäftigte entlasten, wenn sie zum Beispiel Über-Kopf-Arbeiten oder ergonomisch ungünstige Haltungen übernehmen. „Der Roboter kann gut als ‚dritte Hand‘ fungieren: Er hält beispielsweise ein schweres Werkstück fest, während der Beschäftigte montiert“, erklärt Umbreit. „Die Maschine soll den Menschen nicht ersetzen, sondern ihn unterstützen und entlasten. Bei der direkten MRK ist es in manchen Fällen aber nicht zu vermeiden, dass es zu Berührungen zwischen Mensch und Roboter kommt.“ Deshalb sei es wichtig gewesen, Kennwerte für die Unterschreitung von Schmerzeintrittsschwellen an der Schnittstelle von Mensch und Maschine zu finden. Wenn diese eingehalten werden, können Beeinträchtigungen oder gar Verletzungen der Beschäftigten bei der MRK verhindert werden.


Daten als Basis für die Risikobeurteilung beim Roboter-Einsatz

Mehr als 10.000 Versuche an 20 Probanden gab es für das Forschungsprojekt, alle mit Zustimmung der Ethik-Kommission der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. „Es war uns wichtig, die Studie vor allem mit Personen durchzuführen, die auch tatsächlich in der Industrie arbeiten und damit der ‚Zielgruppe‘ von MRK entsprechen“, sagt Elkmann. Die Versuche bestanden aus einer dynamischen Kontaktierung der Probanden mit einem schwingenden Pendel: Durch eine schrittweise Steigerung der Geschwindigkeit konnten die Fachleute feststellen, ab wann die Teilnehmer bei der Kollision mit dem Pendel Schmerz empfanden. „Während der Untersuchung haben wir die Stoßenergie des Pendels ausgehend von einem sehr niedrigen Niveau in kleinen Schritten erhöht, bis der Proband den durch die Kollision mit dem Pendel mechanisch induzierten Reiz als Druck oder leichten Schmerz wahrnahm“, erklärt Roland Behrens, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IFF und Projektleiter der Studie. Trat dies ein, reduzierten die Forscher die Masse des Pendels bei gleicher Geschwindigkeit.

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