Safety first! Sicherheit bei der Kollaboration mit Cobots

Hier geht‘s im Rahmen unserer Blog-Reihe „Safety“ um die Frage, wie Arbeitssicherheit mit kollaborierenden Robotern möglich ist. Weitere Beiträge befassen sich mit den wichtigsten Normen , der Risikobeurteilung und dem besonderen Potenzial des Kollaborationsraums bei MRK-Applikationen.

Mit dem Einzug der unternehmerischen Gesellschaftsverantwortung, auch Corporate Social Responsibility (CSR) genannt, hat der Aspekt der Gesundheit nicht nur im privaten, sondern auch im beruflichen Kontext an Relevanz gewonnen. So hat sich das Betriebliche Gesundheitsmanagement (BGM) in den letzten Jahren als feste Instanz etabliert. Es umfasst die Gestaltung und Planung betrieblicher Strukturen und Prozesse, um sowohl die Organisation als auch das Verhalten am Arbeitsplatz gesundheitsförderlich zu gestalten.

So lässt sich in Unternehmen die Entwicklung hin zu einer umfassenden Prävention statt einer reinen technischen Verhinderung von Unfällen erkennen. Denn – und dieser Trend ist ebenfalls deutschlandweit wahrzunehmen – der Mitarbeiter rückt inzwischen nicht auch zuletzt als Konsequenz des Fachkräftemangels wieder in den Mittelpunkt. Das ist nicht nur aus Gründen der Mitmenschlichkeit geboten, sondern auch aus wirtschaftlicher Sicht der einzig vernünftige Schritt: Arbeitsunfälle und berufsbedingte Krankheiten kosten Unternehmen Geld.

Grundlage des BGM ist die gesetzliche Verpflichtung zum Arbeits- und Gesundheitsschutz. Das Arbeitsschutzgesetz verlangt überdies Maßnahmen zur Verhinderung von Unfällen bei der Arbeit und arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren. Es gilt für alle Unternehmen und Institutionen in Deutschland. Auch für Büromitarbeiter müssen bestimmte Vorkehrungen getroffen werden, um sie vor Gesundheitsschäden zu schützen.

Für Unternehmen, in denen Mitarbeiter körperlich schwere Arbeiten verrichten und Maschinen jeglicher Art verwenden, ist das Thema Arbeitssicherheit dabei besonders wichtig. Auch für Roboteranwendungen ist es verpflichtend, diverse Sicherheitsvorkehrungen zu treffen, um die Mitarbeiter vor Verletzungen zu schützen.

Im Bereich der kollaborativen Robotik umfasst das Thema Arbeitssicherheit zwei verschiedene Perspektiven:

• Arbeitssicherheit im Umgang mit Cobots
• Arbeitssicherheit dank Cobots

Cobots ermöglichen die gefahrlose Zusammenarbeit von Mensch und Maschine, ohne dass beide durch Sicherheitszäune voneinander getrennt werden müssten, wie es bei klassischen Industrierobotern der Fall ist. Aufgrund des direkten Kontakts des menschlichen Mitarbeiters mit dem Roboter gilt es jedoch, ein sicheres Arbeitsumfeld für die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) zu schaffen. Als Grundlage dienen hier Normen aus den jeweils anzuwendenden Bereichen.

Worauf muss geachtet werden?

• Voraussetzung für den sicheren Einsatz kollaborierender Roboter neben dem Menschen ist eine erfolgreich abgeschlossene Risikobeurteilung auf Basis der Kraft und Leistungsbegrenzung und der Validierung aller möglichen Kollisionsszenarien.
• Bei der Durchführung der Risikobeurteilung muss immer die Applikation als Ganzes, also der Roboterarm inklusive Endeffektor, des Programms, software-seitiger Sicherheitseinstellungen und eventuellem Werkstück betrachtet werden.
• Zur einfacheren Beurteilung des Risikos im Umgang mit den Cobots hilft es, einen sogenannten „Kollaborationsraum“ festzulegen, in dem Mensch und Roboter direkt miteinander agieren können. Je kleiner dieser Bereich, desto geringer der Verifizierungsaufwand.
• Im System des Cobots enthaltene Sicherheitsfunktionen, welche die Sicherheit der Mitarbeiter gewährleisten, sind beispielweise:
  • Kraftbegrenzung
  • TCP-Geschwindigkeitsbegrenzung
  • Gelenk-Geschwindigkeitsbegrenzung
  • TCP-Raumbegrenzungen
  • Gelenkpositionsbegrenzung
  • Impulsbegrenzung
  • Leistungsbegrenzung

Nur in einer sicheren Umgebung können Cobots und Menschen problemlos neben- und miteinander operieren. Doch wie tragen sie selbst zur Arbeitssicherheit bei?

• Unternehmen setzen aus verschiedensten Gründen auf Automatisierung. Ein Grund ist, Mitarbeiter von monotonen, repetitiven oder ergonomisch ungünstigen Aufgaben zu befreien. Werden Tätigkeiten wieder und wieder durchgeführt, kann das die Muskeln und Sehnen überlasten. Besonders häufig werden dabei Schulter-, Ellenbogen und Handgelenke beansprucht. Indem Cobots die sich wiederholenden und unergonomischen Aufgaben übernehmen, reduzieren sie das Verletzungsrisiko und körperliche Langzeitschäden.
• Zudem können Cobots in Umgebungen eingesetzt werden, die für Menschen aufgrund ihrer Beschaffenheit eine gesundheitliche Belastung oder gar eine Gefährdung darstellen – zum Beispiel in durch Giftstoffe kontaminierten oder schwer zugänglichen Bereichen. Cobots überzeugen hier vor allem durch ihre Flexibilität und Kompaktheit, die es ihnen erlaubt, etwa auch in Umgebungen mit geringem Bewegungsspielraum zuverlässig zu arbeiten. Auf diese Weise werden Mitarbeiter gesundheitsgefährdenden Situationen gar nicht erst ausgesetzt.
• Auch im Handling von Gegenständen können Cobots die Sicherheit der Mitarbeiter unterstützen: Zum einen können sie die Handhabung von Gefahrenstoffen übernehmen, etwa wenn in Laboren mit Viren gearbeitet wird.
• Zum anderen können sie das Auftragen von gesundheitsschädigenden Substanzen auf Produkte wie etwa das Aufsprühen von Lacken oder Klebern durchführen. So sind Mitarbeiter davor geschützt, Dämpfe einzuatmen, die ihre Gesundheit negativ beeinflussen könnten. Bei vielen dieser Aufgaben wird eine Automatisierungslösung benötigt, die die menschliche Hand ersetzen kann. Roboterarme mit Kraft-Momenten-Sensoren sind hier die Lösung, da sie eine Feinfühligkeit, ähnlich der der menschlichen Hand besitzen.
• Eine dritte Anwendungsgruppe, in der Roboter bei der Gewährleistung der Arbeitssicherheit helfen, bilden Arbeitsschritte, in denen Werkstücke in Pressen oder andere schwere Maschinen eingesetzt werden. Indem Mitarbeiter Maschinen nicht mehr selbst bestücken müssen, werden Quetschungen oder Verletzungen vermieden.

Die Arbeitssicherheit in deutschen Unternehmen hat oberste Priorität. Kollaborierende Roboter unterstützen dabei Mitarbeiter insbesondere in Industrie und produzierendem Gewerbe auf ideale Weise. Zugleich ermöglichen sie, Produktionsprozesse und Produktqualität zu optimieren, und bieten für Unternehmen jeder Größe eine geeignete Automatisierungslösung.