Mensch-Roboter-Kollaborationen
© Thomas Walloch
Arbeiten 4.0

Die etwas anderen Kollegen

Wenn Menschen mit Robotern zusammenarbeiten, erleichtert das viele Arbeitsabläufe, birgt aber auch Verletzungsgefahr. Spezielle Technologie hilft dabei, Unfälle zu vermeiden. Mensch-Roboter-Kollaborationen werden dadurch enger und häufiger.

Im Bosch-Werk in Ansbach bei Nürnberg arbeiten nicht nur Menschen: Vier kollaborierende Roboter unterstützen die Mitarbeitenden dabei, Steuergeräte für Lenksysteme im Auto zu testen. Die Produkte werden stark erhitzt, um zu prüfen, ob sie hohen Temperaturen standhalten. Für Menschen ist es schmerzhaft, die heißen Produkte aus dem Testgerät zu holen. Das übernehmen deshalb die Roboter, sogenannte APAS-Modelle (APAS steht für „automatischer Produktions­­assistent“).

Die Kollegen der etwas anderen Art sind rund 1,60 Meter hoch. Auf einem fahrbaren Untersatz sitzt ein langer Greifarm. Der Arm bewegt sich regelmäßig von links nach rechts, holt ein Fabrikat aus einem Testgerät heraus und legt es dann an einer anderen Stelle ab. Ein Mensch kommt hinzu und untersucht, ob das Fabrikat die Qualitätskontrolle bestanden hat oder nicht.

Maschine mit Wahrnehmung – und Namen

Mehr als 100 dieser automatischen Assistenzsysteme des Automobilzulieferers Bosch sind inzwischen im Einsatz – in Bosch-Werken selbst, beim Autohersteller Volkswagen, einem bekannten Schmuckhersteller oder dem Automatisierungsspezialisten Festo. Zwischen Mensch und Roboter liegen nur wenige Zentimeter Abstand – und keine Schutzvorrichtung trennt die beiden Arbeitsbereiche. Das kann nur funktionieren, wenn der Roboter den Menschen neben sich wahrnimmt und auf ihn reagieren kann, damit keine Unfälle geschehen. 

Die maschinellen Kollegen bei Bosch sind entsprechend programmiert: „Durch seine Sensorhaut erkennt der Roboter einen Menschen, wenn dieser sich nähert, und hält in seiner Bewegung inne“, erklärt Wolfgang Pomrehn, Produktmanager der APAS-Assistenzsysteme bei Bosch. Hat sich der Mensch mehr als fünf Zentimeter weit entfernt, nimmt der Roboter seine Arbeit wieder auf. Auch arbeitet das Assistenzsystem automatisch langsamer, wenn ein Mensch in der Nähe ist. Anfängliche Ängste vor Unfällen schwinden schnell, wenn die Mitarbeitenden anfangen, dem Sensorschutz des Roboters zu vertrauen, weiß Pomrehn: „Manche Beschäftigte geben den Robotern sogar Namen, weil sie sie mit der Zeit fast als menschliche Arbeitskraft wahrnehmen.“

Immer weniger Schutzzäune

Die meisten Unternehmen sind eine Koexistenz von Menschen und Robotern gewohnt. Doch: Beide befinden sich zwar im gleichen Raum, sind aber durch eine Schutzvorrichtung getrennt. „Eine echte Kollaboration sieht anders aus“, sagt Michael Huelke, Referatsleiter im Fachbereich Unfallverhütung und Produktsicherheit am Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA): „Mensch und Roboter haben einen gemeinsamen Arbeitsbereich und sind nicht durch einen Schutzzaun voneinander getrennt. Dabei arbeiten sie entweder nacheinander oder können sich im Extremfall sogar in ihren Arbeitsprozessen berühren, arbeiten also sehr nah zusammen.“ Die Stärken von Menschen und Robotern lassen sich so zusammenführen, wie etwa die Kollaborationen im Bosch-Werk zeigen. „Roboter können repetitive Bewegungen durchführen, bei denen der Mensch hohen Belastungen ausgesetzt wäre. Der Mensch wiederum kann dadurch qualitativ hochwertigere Arbeiten ausführen“, sagt Huelke.

Verletzungen sind möglich

Verletzungsgefahr besteht trotzdem, wenn Menschen aus Fleisch und Blut auf engem Raum mit Robotern zusammenarbeiten. „Besonders wichtig ist es, die Beschäftigten vor Zusammenstößen mit dem Roboter zu schützen, vor allem am Kopf und an den Augen“, sagt Huelke. Kritisch sei vor allem die Klemmgefahr. Um die Folgen einer Kollision für Menschen abzuschätzen, gibt es Grenzwerte. Sie legen fest, wann bei einem Unfall mit einem Roboter die Schmerzschwelle erreicht ist. Doch das lässt sich nicht am lebenden Objekt testen. Es gibt dafür spezielle Messgeräte, etwa eines vom IFA. Ähnlich einem menschlichen Körper gibt das Gerät nach, wenn der Roboter es im Testdurchlauf trifft. Auch das APAS-System von Bosch hat das IFA getestet.

Risiken minimieren

Hundertprozentig sicher kann die Zusammenarbeit mit einem Roboter trotz aller Vorsichtsmaßnahmen nicht sein. Dennoch versuchen Unternehmen wie Bosch, so viele Risiken auszuschließen wie möglich. Der Zulieferer beteiligt sich seit 2015 am Forschungsprojekt „Arbeitsqualität durch individuell angepasste Arbeitsteilung zwischen Servicerobotern und schwer- sowie nichtbehinderten Beschäftigten in der Produktion“, kurz AQUIAS, bei dem die APAS-Roboter mit Schwerbehinderten kollaborieren. Der Roboter unterstützt die schwerbehinderten Beschäftigten der Firma ISAK aus Sachsenheim bei Stuttgart dabei, Düsen auf Duschköpfe zu montieren. „Die Sicherheit muss schließlich auch gewährleistet sein, wenn der Roboter mit Menschen zusammenarbeitet, die sich anders bewegen oder eine andere Reaktionsgeschwindigkeit haben als typische Beschäftigte“, sagt Produktmanager Pomrehn. 

Arbeit verändert sich

Richtig eingesetzt, können kollaborierende Roboter Unternehmen bereichern. Diese Erfahrung macht auch Bosch mit seinen APAS-Systemen. Zwar befürchteten anfangs manche Beschäftigte, durch den Roboter ihren Job zu verlieren. Doch das habe sich schnell gegeben, so Pomrehn: „Insgesamt hat die Automatisierung der Abläufe die Produktivität gesteigert, was wiederum die Unternehmensstandorte erhalten hat. Viele Mitarbeiter finden es gut, dass sie durch den Roboter nun nicht mehr eintönige oder körperlich anstrengende Aufgaben übernehmen müssen.“ Auch IFA-Experte Huelke ist überzeugt, dass die Vorteile einer Mensch-Roboter-Kollaboration langfristig die Produktionsweise in Unternehmen verändern wird. „Noch reden wir von wenigen zehntausenden kollaborierenden Robotern, die im Einsatz sind. Doch der Markt boomt kräftig.“ Die Wahrscheinlichkeit, einen Roboter zum Kollegen zu bekommen, steigt also.

Autorin: Nina Bärschneider

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