05. Dezember 2017

EU-Projekt entwickelt sichere und intuitive kollaborative Industrieroboter mit DFKI-Antrieben

Die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter sicher und effizient zu gestalten – das war das Ziel des von der Europäischen Union teilgeförderten Verbundprojekts FourByThree. Das Robotics Innovation Center des Deutschen Forschungszentrums für Künstliche Intelligenz (DFKI) unter Leitung von Prof. Dr. Dr. h.c. Frank Kirchner entwickelte dafür Technologien, die eigensicheres robotisches Verhalten ermöglichen. An dem Vorhaben mit einem Gesamtbudget von 6,9 Millionen Euro unter Koordination des spanischen Forschungszentrums IK4-TEKNIKER waren insgesamt 17 internationale Partner aus Industrie und Forschung beteiligt.


FourByThree-Prototyp in der Anwendungsstudie bei der Firma WOLL (Deutschland): Der Roboterarm unterstützt einen Menschen bei Schweißarbeiten durch Halten und Positionieren des Werkstücks während des Schweißprozesses (Copyright: FourByThree)

Anwendungsstudie bei der Firma STODT (Niederlande): Einer der im Projekt FourByThree entwickelten Roboterarme unterstützt einen Arbeiter bei der Be- und Entladung einer Maschine mit Bauteilen (Copyright: FourByThree)

FourByThree-Konsortium und EU-Gutachter beim finalen Review-Meeting in Eibar, Spanien, am 30.11.2017 (Copyright: FourByThree)

Schon heute entsprechen konventionelle Roboter den Anforderungen vieler industrieller Anwendungen: Sie bieten ein hohes Maß an Geschicklichkeit, Genauigkeit und Effizienz. Jedoch versagen sie spätestens dann, wenn es um die sichere Zusammenarbeit mit einem menschlichen Bediener geht – insbesondere dann, wenn sich Mensch und Maschine den Arbeitsplatz teilen. Seit 2014 arbeiteten Forscherinnen und Forscher im EU-Projekt FourByThree an bahnbrechenden Roboterlösungen, die in der Lage sind, sicher und effizient mit menschlichen Bedienern in industriellen Fertigungsunternehmen zusammenzuarbeiten. Drei Jahre erfolgreiche Entwicklungsarbeit resultierten in Hardware- als auch Software-Technologien, die sich für die Mensch-Roboter-Kollaboration eignen, einfach zu programmieren und zu bedienen sind. Dank des modularen Ansatzes des Projekts können die meisten Ergebnisse in andere Robotersysteme, die bereits auf dem Markt existieren oder in der Entwicklung sind, integriert werden. Die aus FourByThree hervorgegangenen Lösungen sind über eine Online-Plattform zugänglich.

„FourByThree hat dazu beigetragen, dass die Vision von Menschen und Robotern, die in der industriellen Produktion Hand in Hand arbeiten, schon bald Wirklichkeit wird“, ist sich Projektkoordinator Iñaki Maurtua von IK4-TEKNIKER sicher. Die im Projekt entwickelten Hardware- und Softwarelösungen wurden in vier Pilot-Szenarien getestet und konzentrieren sich auf verschiedene industrielle Prozesse: Montage, Maschinenpflege, Schweißen, Nieten und Entgraten.

Das Robotics Innovation Center stellte dafür modulare Aktuatoren bereit, die als Basis für den Bau von Roboterarmen dienen. Die Antriebe basieren auf einem am DFKI entwickelten neuartigen, seriell-elastischen Design. Durch einfache Kraftmessung und die Dämpfung unerwarteter Kollisionskräfte, ermöglichen sie dem Roboter eigensicheres Verhalten. Der DFKI-Forschungsbereich entwickelte vier unterschiedliche Größen von Aktuatoren, sodass der Integrator die Anzahl und Größe der einzelnen Antriebe frei wählen kann – je nach Schon heute entsprechen konventionelle Roboter den Anforderungen vieler industrieller Anwendungen: Sie bieten ein hohes Maß an Geschicklichkeit, Genauigkeit und Effizienz. Jedoch versagen sie spätestens dann, wenn es um die sichere Zusammenarbeit mit einem menschlichen Bediener geht – insbesondere dann, wenn sich Mensch und Maschine den Arbeitsplatz teilen. Seit 2014 arbeiteten Forscherinnen und Forscher im EU-Projekt FourByThree an bahnbrechenden Roboterlösungen, die in der Lage sind, sicher und effizient mit menschlichen Bedienern in industriellen Fertigungsunternehmen zusammenzuarbeiten. Drei Jahre erfolgreiche Entwicklungsarbeit resultierten in Hardware- als auch Software-Technologien, die sich für die Mensch-Roboter-Kollaboration eignen, einfach zu programmieren und zu bedienen sind. Dank des modularen Ansatzes des Projekts können die meisten Ergebnisse in andere Robotersysteme, die bereits auf dem Markt existieren oder in der Entwicklung sind, integriert werden. Die aus FourByThree hervorgegangenen Lösungen sind über eine Online-Plattform zugänglich.

„FourByThree hat dazu beigetragen, dass die Vision von Menschen und Robotern, die in der industriellen Produktion Hand in Hand arbeiten, schon bald Wirklichkeit wird“, ist sich Projektkoordinator Iñaki Maurtua von IK4-TEKNIKER sicher. Die im Projekt entwickelten Hardware- und Softwarelösungen wurden in vier Pilot-Szenarien getestet und konzentrieren sich auf verschiedene industrielle Prozesse: Montage, Maschinenpflege, Schweißen, Nieten und Entgraten.

Das Robotics Innovation Center stellte dafür modulare Aktuatoren bereit, die als Basis für den Bau von Roboterarmen dienen. Die Antriebe basieren auf einem am DFKI entwickelten neuartigen, seriell-elastischen Design. Durch einfache Kraftmessung und die Dämpfung unerwarteter Kollisionskräfte, ermöglichen sie dem Roboter eigensicheres Verhalten. Der DFKI-Forschungsbereich entwickelte vier unterschiedliche Größen von Aktuatoren, sodass der Integrator die Anzahl und Größe der einzelnen Antriebe frei wählen kann – je nach Anforderung des Roboterarmes. Dank der Aktuatoren können die Systeme auch mit deutlich schwereren Objekten hantieren: „Anders als ähnliche kommerzielle elastische Antriebe stellen die vom DFKI entwickelten Aktuatoren eine neue Leistungsklasse dar, die den Bau von kollaborativen Industrierobotern ermöglicht, welche mit deutlich größeren Nutzlasten als vergleichbare elastisch-basierte Systeme arbeiten können“, erklärt Dr.-Ing. José de Gea Fernández, Leiter des Teams Roboterregelung am Robotics Innovation Center und FourByThree-Projektleiter am DFKI. Darüber hinaus sind die neuen Antriebe mit integrierter Elektronik ausgestattet, welche zugleich die Sensordatenverarbeitung, die Kommunikation und die FPGA-basierte Regelung übernimmt.

FourByThree wurde zum Teil von der EU im Rahmen des Europäischen Rahmenprogramms für Forschung und Innovation, Horizont 2020, finanziert. Die Projektpartner sind Forschungszentren, Industrie- und Technologieunternehmen sowie eine Universität, die ihren Sitz in Deutschland, Spanien, Italien, Finnland, Holland und dem Vereinigten Königreich haben.

Partner:

  •     Fundacion IK4-TEKNIKER (ESP) – Koordination
  •     Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), Robotics Innovation Center (GER)
  •     Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung e.V. (GER)
  •     Consiglio Nazionale delle Ricerche (I)
  •     King’s College London (UK)
  •     Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik gGmbH (GER)
  •     Deltatron Oy Ltd (FIN)
  •     Pilz Industrieelektronik S.L. (ESP)
  •     Antproject Tvip SL (ESP)
  •     KOMAT S.L. (ESP)
  •     EFS Gesellschaft für Hebe- und Handhabungstechnik (GER)
  •     ALFA PRECISION CASTING, S. A. (ESP)
  •     Premium AEROTEC GmbH (GER)
  •     WOLL MASCHINENBAU GmbH (GER)
  •     Stodt Toekomsttechniek (NL)


Weitere Informationen:
https://www.dfki.de/robotik/de/forschung/projekte/fourbythree.html
http://fourbythree.eu/

Kontakt:
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) GmbH
Robotics Innovation Center
Dr.-Ing. José de Gea Fernández
E-Mail: Jose.de_Gea_Fernandez@dfki.de
Telefon: 0421 178 45 4112

Pressekontakt:
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) GmbH
Unternehmenskommunikation Bremen
E-Mail: uk-hb@dfki.de
Telefon: 0421 178 45 4180


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zuletzt geändert am 14.12.2017
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