Durch den Einsatz von Cobots (Collaborative Robots) ist es möglich, dass sich Roboter und Menschen den gleichen Arbeitsraum teilen. Es gibt allerdings noch wenige Richtlinien, die Aspekte der Sicherheit in diesen Situationen betrachten. Das EU-Projekt COVR bietet unter www.safearoundrobots.com Werkzeuge für den sicheren Einsatz von Cobots. Dort können Fallstudien, Hilfen zur Risikobewertung und relevante Normen gefunden werden. Außerdem wurden im Rahmen von COVR Protokolle entwickelt, die eine Schritt für Schritt Anleitung zur Validierung der Sicherheit von Cobot-Systemen darstellen.

Am IFL beschäftigen wir uns mit der Teleoperation von verschiedenen Robotern, entstanden aus dem Forschungsprojekt QBIIK (https://www.ifl.kit.edu/robotik_und_interaktive_systeme_qbiik.php). Dabei soll ein Roboter im autonomen Betrieb sicher Arbeiten, bis das System einer unbekannten Situation gegenübersteht. Wenn dies geschieht, ruft der Roboter einen Menschen zur Hilfe, der per Teleoperation in einer virtuellen Realität die Kontrolle über den Roboter übernimmt und das Problem löst. Dem Menschen werden dabei durch Sensoren am Roboter (z.B. Tiefen- und Farbbildkameras, sowie Gelenkwinkel) alle benötigten Informationen zur Verfügung gestellt. Des Weiteren können so auch neue Aufgaben eingelernt werden, indem der Mensch dem Roboter eine Aufgabe vorführt. Das System verknüpft anschließend das gelernte mit Sensordaten und kann solche Aufgaben in Zukunft selbst lösen.

Der größte Unterschied der Teleoperation zu einer klassischen Handsteuerung des Roboters ist, dass sich der Mensch nicht vor Ort befindet und sämtliche Bilddaten und Steuerbefehle über Internet/Netzwerk gesendet werden müssen. Dieses Szenario bietet neue Problematiken im Hinblick auf die Sicherheit des Roboterumfelds. Welche Gefahren treten bei der Teleoperation für die Umgebung auf, vor allem für den Menschen im geteilten Arbeitsbereich? Kann das Szenario in Anlehnung an bestehende Normen oder COVR-Protokolle sicherer gemacht werden? Besteht sogar ein Vorteil gegenüber des klassischen Notaus, da der Mensch den Roboter jederzeit durch den gehaltenen Kontroller stoppen kann?  Welchen Einfluss spielt dabei die Latenz, also die Verzögerung, mit der Daten über das Internet übertragen werden? Wie kann insgesamt eine Sicherheit für Mensch und Umfeld während der Teleoperation gewährleistet werden?

Im Rahmen des im Jahr 2020 verliehene COVR-Award untersuchen wir am IFL diese Fragestellungen. Wir werden Risikoanalysen durchführen, um mögliche Gefahren aufzudecken. Dabei werden wir untersuchen, ob sich bestehende Normen und COVR-Protokolle auf unser Szenario anwenden lassen. Da wir vor allem die Latenz als Hauptunterschied zur klassischen Steuerung sehen, wollen wir die kritische Latenz ermitteln, bei der eine sichere Steuerung durch den Menschen nicht mehr möglich ist. Ab dieser Latenz sollen Sicherheitsvorkehrungen auf Roboterseite aktiviert werden, um eine Gefahr für die Umwelt auszuschließen. Anschließend werden wir in einem Testszenario untersuchen, ob die Definition einer kritischen Latenz zu mehr Sicherheit des Systems führt. Dieses Projekt läuft für 9 Monate bis Ende September 2021. Zu diesem Zeitpunkt wollen wir dazu beigetragen haben, die Teleoperation von Cobots sicher zu gestalten.