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Kollege Roboter

Ein Roboter hebt und positioniert das schwere Werkstück, während der Arbeiter leichte Eisenhaken anschweißt. Die beiden arbeiten auf engstem Raum direkt zusammen. Eine neue Entwicklung, denn bis vor kurzem mussten Industrieroboter noch durch ein Gitter separiert vom Menschen arbeiten. Die freie Zusammenarbeit bietet große Chancen, stellt aber auch völlig neue Anforderungen an die Sicherheit.

Prüfungen der Funktionalen Sicherheit an Robotern werden bereits seit 2011 durch die Abteilung Funktionale Sicherheit des Fachbereichs Technologie durchgeführt (ISO 10218). Seit letztem Jahr bietet TÜV NORD CERT eine neue Prüfung speziell für kollaborierender Roboter an (EN 10218 und ISO TS 15066). Zudem kann durch das Risikobewertungskonzept Security4Safety künftig auch das Risikomanagement zur Integration des Roboters in den Fertigungsprozess analysiert werden.

Sicherheitstechnik muss nachgewiesen werden

Da die Sicherheitstechnik bei kollaborierenden Robotern ins Innere des Roboters verlegt wurde, muss bereits bei der Entwicklung und Herstellung von Robotern die Sicherheit im Vordergrund stehen. So muss ein Sicherheitskonzept vorhanden sein und der Roboter einen klar abgegrenzten Aktionsradius (boundary) zugewiesen bekommen. Dieser entspricht in virtueller Form dem früheren Gitter, hinter dem der Roboter agierte. Der Systementwurf des Roboters muss im gewissen Rahmen ein fehlersicheres Verhalten innerhalb des definierten Aktionsradius und der definierten Sicherheitsfunktionen darlegen. Auch eine Stoppfunktion außerhalb des Aktionsradius muss gewährleistet sein. Diese und alle weiteren Abgrenzungen (Energie, Krafteinsatz und Spannung) müssen klar definiert sein.

Die Zukunft der Robotik: Von der Kollaboration zur Eigenständigkeit

Die Entwicklung wird noch weitergehen: Vom kollaborierenden Roboter hin zum lernenden Roboter. Lernende Roboter lernen wie Menschen durch Versuch und Irrtum. Fehler sind also erlaubt, wodurch ganz neue Gefahrenherde entstehen. Noch sind lernende Roboter in der Forschungsphase, doch hinter den Kulissen tut sich schon einiges.


Frau Wanjing Su ist Expertin für Robotik und Funktionale Sicherheit bei TÜV NORD CERT. Sie unterscheidet zwei Arten von lernenden Robotern:


Bei lernenden Robotern, wie sie derzeit beispielsweise schon für Operationen genutzt werden, ist die boundary klar definiert. Auch die Kollaboration ist ganz klar definiert bezüglich Geographie, Energie, Kraft und Spannung. Innerhalb dieser klaren Grenzen ist eine Lernfähigkeit erlaubt. Die Lernfunktion findet sozusagen in einer sicheren Box statt. In diesem Sinne können lernende Roboter schon heute geprüft werden, da ihre Lernfunktion im Käfig stattfindet. 

In einem zweiten Fall, den Wanjing Su schildert, lernt der Roboter selbst – beispielsweise wo seine boundary ist. In diesem Fall ist die Lernfunktion sicherheitsrelevant und kann für den Menschen gefährlich werden. Lernende Roboter sind ein wichtiges Zukunftsthema, aber derzeit gibt es noch keine verbindliche Normengrundlage für die Prüfung der Sicherheit dieser Roboter.