Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt RoKoRa hatte zum Ziel, ein auf Millimeterwellen-Radar basierendes Sicherheitssystem für die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) in industriellen Umgebungen zu schaffen. Das wichtigste technische Ergebnis war ein am Roboterarm angebrachtes Sensorsystem, das kontinuierlich den Abstand und die relative Geschwindigkeit zwischen Roboterkomponenten und nahe gelegenen menschlichen Körperteilen oder Hindernissen überwacht. Durch die Analyse dieser Parameter in Echtzeit passt das System die Geschwindigkeit des Roboters und, wenn nötig, seine Richtung dynamisch an, so dass keine festen Sicherheitszonen mehr erforderlich sind. Dieser adaptive Ansatz ermöglicht höhere Robotergeschwindigkeiten und kürzere Zykluszeiten bei gleichbleibender Sicherheit für den Menschen.
Zu den Schlüsseltechnologien, die in den Demonstrator integriert sind, gehören die Entwicklung fortschrittlicher Sensoren, ein robustes Sensornetzwerk, intelligente Datenverarbeitungsalgorithmen und agile Robotersteuerungsstrategien. Die Radarsensoren bieten eine hochauflösende Erkennung von menschlichen Körperteilen und Hindernissen und ermöglichen eine präzise Abschätzung von Entfernung und Geschwindigkeit. Die Datenfusion und die Entscheidungsfindungslogik sind auf der Steuerungsplattform des Roboters implementiert, was eine geringe Latenzzeit gewährleistet. Das System wurde in einem Szenario in der Automobilproduktion validiert, um seine Anwendbarkeit in realen Produktionslinien zu demonstrieren. Während der 36-monatigen Projektlaufzeit wurden fünf wichtige Meilensteine erreicht: Spezifikation der Komponenten und Schnittstellen (Monat 6), Konzeptnachweis mit einer vereinfachten Sensoranordnung (Monat 14), Entwicklung des Sicherheitskonzepts (Monat 18), Konzeptnachweis mit einer Multisensoranordnung am Roboterarm (Monat 30) und Demonstration des vollständigen Konzepts an einem funktionalen Prototyp (Monat 36). Diese Meilensteine bestätigen die fortschreitende Integration und Validierung des Sicherheitssystems.
Das Sicherheitskonzept des Projekts wurde in Übereinstimmung mit den internationalen Standards für funktionale Sicherheit entwickelt, um sicherzustellen, dass das System die strengen gesetzlichen Anforderungen erfüllt. Das Institut für Automation (IFA) spielte eine zentrale Rolle im Teilprojekt „Bewertung der entwickelten Techniken für Sicherheitsaspekte in der industriellen MRK.“ IFA trug zur Anforderungsanalyse, zur Spezifikation und zur Formulierung des Sicherheitskonzepts bei. Außerdem unterstützte es die Überprüfung und Validierung der funktionalen Leistung des Sensorsystems und der sicherheitsrelevanten Merkmale der Algorithmen, die das adaptive Verhalten des Roboters steuern. Durch die Bereitstellung von Expertenwissen zur funktionalen Sicherheit half das IFA, die Lücke zwischen den theoretischen Sicherheitsanforderungen und der praktischen Umsetzung zu schließen.
An der Zusammenarbeit innerhalb des Konsortiums waren mehrere Partner beteiligt, darunter ein Technologiezentrum für die Automobilherstellung, das den MRK-Roboter und die Produktionsumgebung für die Tests lieferte. Das Projekt wurde von einem speziellen Projektmanagementteam koordiniert, wobei sich die Beteiligung des IFA auf die Sicherheitstechnik und die Systemvalidierung konzentrierte. Die Struktur des Konsortiums ermöglichte eine klare Aufgabenteilung: Entwicklung der Sensor-Hardware, Netzwerkintegration, Algorithmenentwurf und Sicherheitsbewertung. Der Abschlussbericht vom Juni 2021 dokumentiert die erfolgreiche Fertigstellung des Demonstrators und die Bereitschaft des Sicherheitskonzepts für den weiteren industriellen Einsatz. Das RoKoRa-Projekt stellt somit einen bedeutenden Schritt in Richtung einer sichereren und effizienteren Mensch-Roboter-Kollaboration in der Fertigung dar und bietet eine skalierbare Lösung, die an eine Vielzahl von Industrierobotern und Produktionsszenarien angepasst werden kann.