Teilprojekte

Der Forschungsverbund FORobotics besteht aus insgesamt sieben Teilprojekten.

Das im Forschungsvorhaben angestrebte Lösungskonzept bewegt sich in den Bereichen der Robotik, mobilen Systeme und Industrie 4.0. Bedingt durch die Komplexität der Aufgabenstellung wird analog zu Konzepten der Kommunikationstechnik eine Schichtenarchitektur angestrebt, bei welcher höhere Schichten auf unterlagerte Schichten zugreifen und deren Dienste nutzen. Übertragen auf eine Produktionsumgebung kann dies mit dem Ebenenaufbau der rechnerintegrierten Produktion verglichen werden. Bei diesem nehmen die prozessnahen Daten und Aufgaben in höheren Schichten ab und werden durch zunehmend komplexere Planungstätigkeiten ersetzt.

Das Verbundprojekt FORobotics soll erstmals die Zusammenarbeit zwischen Menschen und Robotern als Teamverbund in einem industriellen Umfeld ermöglichen.

In Teilprojekt 1 werden die Funktionen der Betriebsmittel als hardwarenahe Basisdienste zur Verfügung gestellt. Bei den Betriebsmitteln handelt es sich bspw. um eine mobile Plattform, einen Manipulatorarm, Sensoren oder Aktoren. Durch das Zusammenwirken dieser Betriebsmittel, werden auf Basis von Synergie und Emergenz, neue Funktionen erzeugt und die Betriebsmittel zu funktionellen Einheiten zusammengefasst. Die Fähigkeiten der funktionellen Einheiten werden allen beteiligten Teammitglieder über eine dienstbasierte Schnittstelle zur Verfügung gestellt.

Teilprojekt 2 adressiert die für eine erfolgreiche Teamzusammenarbeit und Interaktion mit Menschen, weiteren Plattformen und anderen Systemen erforderlichen Funktionen der Kommunikation und Vernetzung der Ressourcen, der Umgebungswahrnehmung und -interpretation sowie einer auf die jeweilige Teamkonstellation und Aufgabenstellung abgestimmten lokalen Bewegungsplanung.

Im Teilprojekt 3 wird die Planung und Steuerung der intelligent vernetzten Produktionsressourcen unter den besonderen Einsatzbedingungen mobiler Produktionssysteme und der Aufgabenbearbeitung im Team betrachtet. Grundlage für die Auftragsabwicklung in einer digital vernetzten Produktionsumgebung stellt eine intelligente Produktionsplanung und -steuerung (PPS) unter Berücksichtigung der Fähigkeiten aller eingesetzten Ressourcen dar.

Ziel des Teilprojekts 4 ist es, trotz der angestrebten Autonomie der Roboterteams im Forschungsverbund, dem Menschen in der Produktion weiterhin Möglichkeiten zu erhalten, mit den Robotern zu kommunizieren. Aus den beiden Anwendungsfällen ergibt sich jeweils der Bedarf zur Weiterentwicklung von Interaktionsmöglichkeiten zwischen Mensch und Robotersystem. Um hierbei eine maximal mögliche Nutzerakzeptanz zu realisieren und den Menschen in seinen Arbeitsabläufen nicht zu hindern, sind verschiedene Interaktionsmöglichkeiten zwischen Roboter und Mensch zu untersuchen und zu realisieren.

Im Teilprojekt 5 werden arbeitswissenschaftliche/ergonomische Aspekte in der Entwicklung von Roboterarbeitsplätzen, an denen auch Menschen agieren, beleuchtet. Eine fehlende Berücksichtigung des Nutzers in der Entwicklung von kooperativen Robotersystemen kann dazu führen, dass der Benutzer selbst bei funktionell gut gestalteten Systemen aufgrund der Komplexität oder mangelnden Gebrauchstauglichkeit die Funktionen nicht beherrschen kann. Schließlich können auch folgenschwere Bedienfehler durch eine mangelnde Berücksichtigung menschlicher Wahrnehmungs-, Entscheidungs- und Handlungsprozesse entstehen. Arbeitswissenschaftliche Fragestellungen zur Gestaltung eines Arbeitsplatzes mit mobilen, hochautomatisierten, kooperativen Robotersystemen sind bislang wenig erforscht und bilden einen runden Abschluss im Forschungsportfolio des Verbundes.

Eine prototypische Umsetzung erfolgt anhand eines Demonstrators im Rahmen von Teilprojekt D.