Forschungsthemen
[] Kontextsensitive Workflows für Roboterarme in Co-Working Szenarien
Roboter sind ein integraler Bestandteile moderner Produktionsanlagen, die durch ihre hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit schnelle und zuverlässige Produktion ermöglichen. Da die Programmierung neuer Aufgaben mit hohem Aufwand und hohen Kosten verbunden sind, orientiert sich die Berechnung der Wirtschaftlichkeit eines Roboterarms an der Zeit, in der eine Tätigkeit durchgeführt werden kann. Bei ständig wechselnden Tätigkeiten übersteigen die Kosten für die Programmierung schnell den eigentlichen Produktivitätsgewinn. Weiterhin ist der zeitliche Anpassungsaufwand ein wichtiger Faktor, da die Implementierung neuer Aufgaben unter Umständen sehr viel Zeit in Anspruch nehmen kann. Diese Situation macht die Anschaffung von Roboterarmen für kleine und mittelständische Betriebe heute noch unattraktiv. Ein weiterer Hinderungsgrund ist die Tatsache, dass die meisten Roboterarme in einem isolierten Bereich arbeiten müssen, in dem sich keine Menschen befinden dürfen. Dies ist in vielen kleinen und mittelständischen Betrieben hinderlich, da bei kleinen Stückzahlen keine Vollautomatisierung möglich sein wird. Vielmehr sollten Maschinen (Roboterarme im Speziellen) den menschlichen Arbeiter bei seinen Aufgaben unterstützen. Aus diesem Grund müssen diese komplexen Systeme in der Lage sein (a) ohne großen Aufwand neue Arbeitsschritte zu lernen und (b) mit Menschen zusammen zu arbeiten (Human-Robot Co-Working). Eines der Hauptprobleme ist die Hohe Verletzungsgefahr, die von der enormen Kraft derartiger Aktuatoren ausgeht. Moderne Hardwaresysteme verfügen jedoch über geeignete Sensorik um zu erkennen, ob sich Menschen in der Nähe aufhalten und sich diese im Arbeitsbereich des Roboters befinden. Haddadin schlägt einen Automaten vor, der abhängig von Umgebungseigenschaften in unterschiedliche Zustände wechselt. So existiert ein „Human Friendly“ Zustand, in dem sich der Roboter befindet, sobald sich ein Mensch in der Nähe befindet. In einem solchen Modus können beispielsweise Bewegungen nur verlangsamt ausgeführt werden und sämtliche Berührungen führen zu einem Stillstand des Roboters. Die eigentliche Arbeitsaufgabe und Sequenzen können ebenfalls in Automaten (z.B. Zustandsautomaten) oder anderen verhaltensbezogenen Modellen (z.B. Petrinetzen) modelliert werden. Zum jetzigen Zeitpunkt ist jedoch unklar, wie der Automat nach Haddadin mit dem eigentlichen funktionalen Verhaltensmodell komponiert wird, um den notwendigen Umgebungszustand (z.B. Humand Friendly) auf einen ausgeführten Prozessschritt abzubilden. Im Rahmen der Bachelorarbeit soll am Beispiel der KUKA Leichtbauarms LBR iiwa untersucht werden, welches formale Modell geeignet ist, um kontextabhängige funktionale Kontrollsequenzen eines Roboterarms zu spezifizieren und mit welchen Kompositionsoperatoren der Automat nach Haddadin mit einem solchen Modell komponiert werden kann.
Betreuer: Christian Piechnick