Roboter im Crashtest

Herkömmliche Industrieroboter sind so gefährlich, dass sie hinter Gitter müssen. Crashtests helfen, sichere Leichtroboter zu entwickeln, mit denen sich besser kooperieren lässt.

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  • Susanne Donner
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Herkömmliche Industrieroboter sind so gefährlich, dass sie hinter Gitter müssen. Crashtests helfen, sichere Leichtroboter zu entwickeln, mit denen sich besser kooperieren lässt.

Für die Forschung riskiert Sami Haddadin sogar seine Gesundheit. Der Wissenschaftler vom Institut für Robotik und Mechatronik am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen lässt sich freiwillig von Robotern rammen und hat sie für diesen Zweck sogar extra mit einem speziellen Stößel ausgestattet. Sie prallen damit gegen seinen Oberarm, seine Brust und seine Stirn. Ein Sensor im Stößel misst dabei die Kraft, die beim Zusammenstoß übertragen wird. Nach dem "Selbstversuch" lässt Haddadin sich ins Münchner Klinikum rechts der Isar fahren und legt sich in einen Magnetresonanztomografen.

Das Gerät zeigt Blutergüsse zuverlässig an, lange bevor der berühmte blaue Fleck auftritt. Haddadins Ziel ist es, Roboter so zu betreiben, dass sie bei einer Kollision mit einem Menschen nicht einmal eine Druckstelle auf dessen Haut hinterlassen. Dafür müssen sie vor allem langsam laufen und dürfen nicht viel Masse mitbringen.

Die meisten Produktionshelfer sind ziemlich gefährliche Gesellen. Rund hundert Unfälle mit Industrierobotern erfasst die Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung jedes Jahr. 2011 waren es 107. Derzeitige In- dustrieroboter sind oft extrem wuchtig, arbeiten rasend schnell und haben stählerne Ecken und Kanten.

"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 es 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. Deshalb beschäftigen sich viele Firmen und Forscher damit, wie Unfälle und Verletzungen vermieden werden können. Ihre Ergebnisse fließen in künftige Normen und Richtlinien ein, um eine ungefährliche Kooperation mit den Produktionsassistenten zu ermöglichen. In diesem neuen Zeitalter der Robotik sollen Leichtbauroboter mit Menschen Hand in Hand zusammenarbeiten.

Dafür aber mussten die Wissenschaftler zunächst einmal ermitteln, welche Art von Verletzungen es überhaupt zu verhindern gilt. In einem ersten Schritt untersuchten die Forscher deshalb, was die heute verbreiteten stählernen Gesellen im menschlichen Körper anrichten. Dabei hatte Haddadin allerdings lieber auf Selbstversuche verzichtet – seine Sparringspartner sind ausnahmslos moderne Leichtroboter. Bei einem Zusammenstoß mit einem monströsen Industrieroboter hätte er wohl auch rasch den Kürzeren gezogen. Lieber griffen die Oberpfaffenhofener auf einen Crashtest-Dummy im Testzentrum des ADAC in Landsberg zurück. Die Schläge mit den beweglichen Teilen verschiedener Roboter bekam eine Puppe aus der Autoindustrie zu spüren.

Ein kompliziertes Messsystem in ihrem Inneren erfasste die Kräfte und das Drehmoment auf den Hals, die Beschleunigung des Kopfes und der Brust und sogar, wie tief diese eingedrückt wird. Die Zahlenwerte signalisierten den Forschern: Jetzt würden Rippen brechen, oder es käme zu einem Schleudertrauma. 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 decken 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. Die sind dazu viel zu hart gebaut. Außerdem ist aus der biomechanischen und forensischen Forschung kaum bekannt, bei welchen Kräften die Haut einreißt, ein Bluterguss oder eine Muskelverletzung auftritt. Haddadin kam deshalb auf eine kuriose Idee.