Firmen im Artikel
Inhaltsverzeichnis
1. Kundenanforderungen bei AMR in puncto Sicherheit
2. AMR sicherheitstechnisch ausstatten
3. Sicherheitslösungen und Produktangebote
KEM Konstruktion|Automation: Entwicklungen und Möglichkeiten autonomer mobiler Roboter (AMR) werden maßgeblich durch Sicherheitsfragen mitbestimmt. Wie sehen derzeitige AMR-Kundenanforderungen in der Produktion/Fertigung und in der Intralogistik beziehungsweise auch im Zusammenspiel von Fertigung und Intralogistik aus, die in puncto Sicherheit eine Rolle spielen?
Bild: Sick/Gessmann/Wilkinson Sword
Philipp Maurer (Sick): Unsere Erfahrung zeigt, dass die aktuellen Kundenanforderungen für AMR in Produktions- und Intralogistikumgebungen vor allem auf Effizienzsteigerung und sichere Mensch-Maschine-Kollaboration abzielen. Dazu zählt die Einhaltung von Sicherheitsnormen wie ISO 3691–4 und ANSI/RIA R15.08, zuverlässige Kollisionsvermeidung, sichere Personenerkennung und verlässliche Navigation, insbesondere in dynamischen und komplexen Umgebungen. Weitere wichtige Eigenschaften sind die Transportstabilität und der sichere Lastentransfer. Cybersecurity gewinnt zunehmend an Bedeutung, um vor digitalen Bedrohungen zu schützen. Ein Praxisbeispiel ist Wilkinson Sword, die durch AMR von W. Gessmann und moderne Sick-Sensorik manuelle Abläufe automatisieren, was Mitarbeiter entlastet, Effizienz steigert und Ressourcen optimiert.
Kundenanforderungen bei AMR in puncto Sicherheit
Bild: Pilz
Bernd Müller (Pilz): Der Kollisionsschutz ist eine der Anforderungen im Fokus: Anwender benötigen bedarfsgerechte Sicherheitslösungen. Beispielsweise müssen sie die Bewegungs- und Bereichsabsicherung mobiler Maschinen umsetzen, Personen wie Hindernisse müssen erkannt werden. Berücksichtigen müssen sie, ob ihre FTF oder Flotte spurgebunden oder frei navigierend unterwegs sind. Einfache, spurgebundene FTF folgen auf ihrem Weg Markierungen. Sind Hindernisse auf der Spur, müssen FTF laut ISO 3691–4 entsprechend ihrer Geschwindigkeit definierte Warn- und Sicherheitszonen einhalten. Frei navigierende mobile Plattformen können um Hindernisse oder Personen herumfahren, ohne zu stoppen. Die dafür benötigten Sicherheitsfunktionen sind daher komplexer, gerade bei Kurvenfahrten. Hier muss die Umgebung permanent erfasst werden, damit sich die Navigation frei umsetzen lässt. Eines der weiteren wichtigen Themen für die Sicherheit von autonomen mobilen Maschinen ist der Schutz vor Korrumpierung. Hier gibt die neue Maschinenverordnung Herstellern vor, dass Zugriffsberechtigungen geregelt und die FTS vor unbefugten Zugriffen von außen geschützt sein müssen. Das gilt auch für Wartungs- und Programmierarbeiten, die oft remote durchgeführt werden.
Bild: Kuka
Dominik Haas (Kuka): Eine grundsätzliche Einordnung hierzu vorneweg: Im Bereich der autonomen mobilen Roboter (AMR) unterscheiden wir zwischen zwei Fahrzeugtypen: den MRK-fähigen und den nicht MRK-fähigen AMR. Fahrzeuge, die für die Mensch-Roboter-Kollaboration ausgelegt sind, verfügen über zusätzliche Sicherheitsfeatures und werden von unseren Kunden bevorzugt in der Produktion eingesetzt, da hier das Zusammenspiel mit Menschen in aller Regel notwendig ist. Anders verhält sich das häufig in der Logistik: Wenn im Warehouse-Bereich die Prozesse einmal automatisiert sind, ist dort das Eingreifen menschlicher Arbeitskräfte die meiste Zeit nicht mehr nötig. Deshalb können hier problemlos nicht MRK-fähige Fahrzeuge eingesetzt werden.
Für unsere Kunden ist es wichtig, den gewünschten Einsatzzweck ihres mobilen Roboters gründlich zu evaluieren und zu entscheiden, welcher Fahrzeugtyp für sie infrage kommt. Unser AMR-Portfolio von Kuka bietet sowohl MRK-fähige Fahrzeuge als auch Plattformen für den Einsatz im Warehouse-Bereich.
Bild: Rockwell Automation
Ulrich Arlt (Rockwell Automation): Der Sicherheitsaspekt hat für unsere Kunden selbstverständlich höchste Priorität. In Logistik- und Produktionsbereichen bewegen sich Roboter, Menschen und Fahrzeuge mit hoher Geschwindigkeit auf engem Raum, es herrscht Hektik und oft liegen Gegenstände im Weg oder fallen herunter. Achtsamkeit ist in diesen Umgebungen besonders wichtig, sowohl für Menschen als auch für Maschinen. Damit dies funktioniert, müssen die AMR technologische Spitzenleistungen erbringen – es gibt keinen Raum für Fehler. Die Reaktionsfähigkeit der AMR steht dabei im Vordergrund. Sie müssen in der Lage sein, blitzschnell auf ihre Umgebung zu reagieren. Ein Beispiel dafür ist unser Kunde Forvia. Durch den Ersatz von FTS durch den OTTO 100 AMR konnte Forvia die Sicherheit im Betrieb verbessern und gleichzeitig die Anschaffungskosten innerhalb von elf Monaten wieder erwirtschaften.
Vaitheeswaran Kandasamy (ABB): Für ihre AMR-Projekte fordern Kunden die Einhaltung der spezifischen Norm für mobile Roboter, DIN EN ISO 3691–4:2023, „Flurförderzeuge – Sicherheitstechnische Anforderungen und Verifizierung – Teil 4: Fahrerlose Flurförderzeuge und ihre Systeme“, die seit Mai 2024 harmonisiert wurde. Die Norm verfolgt das Ziel, die Technologie und das Wissen über mobile Robotik anzupassen und zu aktualisieren. Sowohl die Konstruktion der Maschine, die der Integrator eines mobilen Robotik-Projekts während der Inbetriebnahme beim Kunden berücksichtigen muss, als auch die Abstände zwischen dem AMR und festen oder beweglichen Objekten, die beispielsweise in der Fabrik vorkommen, oder die Höchstgeschwindigkeiten, mit denen ein AMR je nach den Räumlichkeiten arbeiten kann, sind in der Norm umfassend berücksichtigt. Bei ABB ist das Thema Sicherheit einer unserer Grundpfeiler. Wir führen jetzt KI-gestützte Visual-SLAM-Technologie (Visual Simultaneous Localization and Mapping) in unseren AMR ein – ein KI-Vision-3D-Navigationssystem, das unsere Fahrzeuge noch sicherer macht. Dadurch kann der AMR das Gebiet, in dem er sich bewegt, verstehen und die Risiken vorhersagen. Er kann so beispielsweise erkennen, dass er sich an einer Kreuzung oder in einem Bereich mit hohem Verkehrsaufkommen befindet. Neben der individuellen Zertifizierung von AMR gibt es eine entsprechende Zertifizierung der durchgeführten Projekte sowie eine entsprechende Analyse der Risiken, die sich aus der Installation eines bestimmten Projekts ergeben.
AMR sicherheitstechnisch ausstatten
KEM Konstruktion|Automation: Wie lassen sich AMR sicherheitstechnisch ausstatten oder umrüsten?
Bild: Sick
Maurer (Sick): AMR können sicherheitstechnisch mit verschiedenen Systemen ausgestattet werden. So erkennen und unterscheiden beispielsweise induktive Sensoren Werkstückträger und automatisieren Aufträge über eine Ethernet-Schnittstelle. Sicherheitslaserscanner und Transponderschalter überwachen Schutzbereiche und Positionen, während ein Sicherheitsencoder Stillstände erkennt und Schutzmaßnahmen aktiviert. Zudem ermöglicht eine 3D-Vision-Kamera das Erkennen und Umfahren von Hindernissen. Diese Technologien sorgen für sicheren Betrieb und effiziente Abläufe der AMR. Wir empfehlen im ersten Schritt, eine umfassende Risikobewertung durchzuführen und ein Sicherheitskonzept zu erstellen. Diese Anforderungen bilden die Grundlage für die Auswahl der passenden Komponenten und Lösungen. Wir betrachten die Applikationen holistisch und unterstützen von der Entwicklung des Safety-Konzepts über die Validierung bis hin zum Training und Projektmanagement vor Ort.
Müller (Pilz): Für die Umsetzung der Bewegungs- und Bereichsabsicherung mobiler Maschinen ist der Einsatz von Laserscannern und Steuerungen zur Personen-/ Hinderniserkennung sinnvoll. Für die Überwachung der Zonen übernehmen Sicherheits-Laserscanner wie PSENscan von Pilz die Absicherung und leisten eine barrierefreie und produktivere Flächenüberwachung für den Kollisionsschutz. Auch der Manipulationsschutz an mobilen Anwendungen muss gewährleistet sein. Hier sollte eine Security-Lösung über eine Firewall wie die SecurityBridge von Pilz umgesetzt werden.
Bild: Pilz
Sie schützt fahrerlose Transportfahrzeuge oder -systeme vor unautorisiertem Zugriff bei der Kommunikation via Funk. Während des Betriebs kann so niemand ohne Berechtigung auf das interne IT-Netzwerk der mobilen Plattform zugreifen. Das FTS sowie seine Kartendaten bleiben geschützt. Das trägt zur Produktivität dieser Systeme bei.
Haas (Kuka): Der Großteil der Fahrzeuge unseres Portfolios ist MRK-fähig und verfügt damit über eine Vielzahl an Sicherheitsfeatures wie eine fortschrittliche Sensorik: Laserscanner an den Fahrzeugen gewährleisten eine sichere Hindernis- und Kollisionserkennung und garantieren 360°-Schutz. Für die Maschinensicherheit sorgen darüber hinaus 3D-Kameras, die Hindernisse rundum erkennen und so das Fahrzeug selbst sowie dessen Ladung schützen. Die Fahrzeuge verfügen über mehrere Notausschalter und senden akustische und optische Signale. Auch die Batterietechnik entspricht einem hohen Standard: Durch Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus sind unsere AMR noch sicherer. Alle unsere MRK-fähigen mobilen Roboter sind außerdem CE-/UL-zertifiziert.
Arlt (Rockwell Automation): Unsere AMR sind mit sicherheitsrelevanten LiDAR-Sensoren ausgestattet, die den Bereich um sie herum überwachen. Wenn ein Hindernis, zum Beispiel eine Person, dem Roboter zu nahe kommt, erkennt der LiDAR-Sensor dies und ist in der Lage, den Roboter sofort zu bremsen und ihn sicher anzuhalten. Die AMR verwenden Geschwindigkeitssensoren, um zu erkennen, wie schnell sie sich bewegen und in welche Richtung. Durch die Kombination dieses Wissens mit der Fähigkeit, viele LiDAR-Felder zu erstellen, können sich die Roboter nur auf den Schutz des Raums konzentrieren, in dem sie arbeiten. Darüber hinaus verwenden die AMR ergänzend zum LiDAR-System 3D-Tiefenerkennungskameras. Diese Sensoren können Hindernisse oberhalb und unterhalb der LiDAR-Ebene erkennen und erhöhen damit die Fähigkeit des Roboters, diese wahrzunehmen und ihnen auszuweichen. Und schließlich analysieren die AMR die LiDAR-Daten, um alle sich bewegenden Objekte in ihrer Nähe zu finden, und weichen aus, wenn sich ihre Wege kreuzen. OTTO-AMR können mit sicheren, kundenspezifischen Konfigurationen, die spezielle Anbauteile und maßgeschneiderte Nutzlasten umfassen, eingerichtet werden.
Bild: ABB
Kandasamy (ABB): Im Januar 2024 haben wir die Visual-SLAM-Technologie (Visual Simultaneous Localization and Mapping) in unserem AMR-Portfolio eingeführt. Visual SLAM verwendet auf dem AMR montierte Kameras, um in Echtzeit eine 3D-Karte aller Objekte in der Umgebung zu erstellen. Das System kann zwischen festen Navigationsreferenzen wie Böden, Decken und Wänden, die der Karte hinzugefügt werden müssen, und Objekten wie Personen oder Fahrzeugen, die sich bewegen oder ihre Position verändern, unterscheiden. Die Kameras erkennen und verfolgen natürliche Merkmale in der Umgebung und ermöglichen es dem AMR, sich dynamisch an seine Umgebung anzupassen und die sicherste und effizienteste Route zu seinem Ziel zu bestimmen. Darüber hinaus arbeiten wir Hand in Hand mit den Herstellern von Sicherheitselementen, um gemeinsam nach Lösungen zu suchen, die den Anforderungen des Marktes entsprechen. Kürzlich wurde eine kamerabasierte 3D-Antikollisionslösung vorgestellt, um zufällige überhängende Hindernisse auf dem Weg des AMR zu erkennen und zu vermeiden. In einem anderen Fall bieten wir eine neue Generation von Sicherheitsscannern mit großen Schutzfeldern und Scanning an, um größere Automobilcontainer in einer dynamischen Umgebung zu handhaben. Darüber hinaus führen unsere AMR-Anwendungsexperten projekt- und einsatzspezifische Sicherheitsüberprüfungen durch, um den Anforderungen unserer Kunden in Bezug auf Sicherheit und Produktivität zu entsprechen.
Sicherheitslösungen und Produktangebote
KEM Konstruktion|Automation: Mit welchen Sicherheitslösungen und Produktangeboten entsprechen Sie aktuellen Marktanforderungen?
Bild: Sick
Maurer (Sick): Als Lösungsanbieter für sensorbasierte industrielle Anwendungen bieten wir eine breite Produktpalette, die gesetzliche Anforderungen und Kundenbedürfnisse erfüllt. Unser Portfolio umfasst Sicherheitslösungen für den Personenschutz wie Sicherheitslaserscanner, 2D-LiDAR und 3D-LiDAR, 3D-ToF-Kameras, Inkremental-Encoder, Neigungssensoren, Motion Monitoring und Control sowie Gateway-Systeme und induktive Näherungssensoren. Mit unserer Strategie ‚Dynamic Safety‘ setzen wir neue Maßstäbe in der Sicherheitsintegration, indem Sicherheitsfunktionen dynamisch und in Echtzeit auf Basis von Lokalisierungsdaten umgesetzt werden. Dies verbessert die Mensch-Maschine-Kollaboration und ermöglicht ‚Safe Productivity‘ in komplexen Umgebungen, wo traditionelle Sicherheitskonzepte oft an ihre Grenzen stoßen.
Wir glauben, dass die Zukunft der Automatisierung in der nahtlosen Integration von Sicherheit und Effizienz liegt. Unsere Lösungen fördern die effektive Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine, steigern die Produktivität und optimieren die Raumnutzung in modernen Industrieanlagen.
Müller (Pilz): Wir bieten Herstellern ein Lösungspaket aus Safety und Security zur Absicherung Fahrerloser Transportsysteme. Unsere Komplettlösung für die sichere Flächenüberwachung umfasst den Kollisionsschutz von Mensch und FTS und beinhaltet sichere Auswerteeinheiten und auch den Manipulationsschutz. Unser Paket aus Safety und Security für mobile Applikationen sichert spurgebundene oder frei navigierende FTS. Zur Komplettlösung gehören der Sicherheitslaserscanner PSENscan für den Kollisionsschutz, das modulare Sicherheitsrelais myPNOZ beziehungsweise die konfigurierbare Kleinsteuerung PNOZmulti 2 als Auswerteeinheit sowie die Industrial Firewall SecurityBridge für den Manipulationsschutz. Dazu stellen wir in der Lösung verschiedene Befehls- und Meldegeräte wie die Auswerteeinheit PITreader des Betriebsartenwahl- und Zugangsberechtigungssystem PITmode fusion oder auch den Not-Halt-Taster PITestop zur Verfügung. Unsere Produktlösung ergänzen wir mit unseren Dienstleistungen: Denn vor der ersten Inbetriebnahme und später müssen Betreiber regelmäßig den ordnungsgemäßen Zustand und die sichere Funktion der FTF inklusive aller Sicherheitseinrichtungen überprüfen lassen. Das übernimmt Pilz im Rahmen des Komplettpakets. Für den nachhaltigen Wissensaufbau können Anwender zudem Schulungen über den sicheren Betrieb einer FTS-Anwendung nutzen.
Neben den normativen Grundlagen zählen auch die verschiedenen Sicherheitseinrichtungen oder die technischen Funktionen eines FTS zu den Inhalten.
Bild: Kuka
Haas (Kuka): Eine der größten Stärken unseres Portfolios im AMR-Bereich ist die einfache Bedienung und Integration unserer Fahrzeuge. Standardisierte Hard- und Software sowie die Offenheit für agnostische Flottenmanagementsysteme ermöglichen es unseren Kunden, unsere Fahrzeuge zur Automatisierung in Bereichen einzusetzen, die bislang nicht oder nur schwer automatisierbar waren. Wir setzen dazu bei unseren AMR auf die VDA- 5050-Schnittstelle in beide Richtungen. Sie ermöglicht das Einbinden von Kuka-Plattformen in fremde Flottenmanagementsysteme und umgekehrt. Apropos Flottenmanagement: Mit unserer Softwarelösung Kuka.AMR Fleet bieten wir unseren Kunden eine topmoderne No-Code-Plattform. Mit ihren AI-Funktionen ermöglicht sie eine komfortable und einfache Konfiguration unserer AMR – ganz ohne komplizierte Programmierung.
Arlt (Rockwell Automation): OTTO by Rockwell Automation ist in der AMR-Branche führend in Sachen Sicherheit und verfolgt bei der Entwicklung seiner Roboter einen Ansatz, bei dem Sicherheit an erster Stelle steht. Neben unseren technischen Sicherheitsmerkmalen entspricht unsere AMR-Flotte den Sicherheitsstandards für Flurförderzeuge, die darauf ausgelegt sind, Risiken zu minimieren, und ist mit sicherheitszertifizierter Hardware und Software ausgestattet. Die Sicherheit und Leistung unserer Endkunden ist unsere Priorität. Daher werden die OTTO-AMR halbjährlich von Pilz Automation Safety Canada – einer angesehenen dritten Partei – geprüft, um ein hohes Maß an Sicherheit im Vergleich zu menschlichen Bedienern zu gewährleisten und eine verbesserte Effizienz in dynamischen Umgebungen zu erzielen.
Bild: ABB
Kandasamy (ABB): Unser AMR-Systemdesign, einschließlich der Softwaresteuerung und Navigation, folgt den Sicherheitsrichtlinien und ist mit Hauptsicherheitssystemen und zusätzlichen Sicherheitssystemen ausgestattet. In der Entwicklung konzentriert sich unsere aktuelle Forschung auf den Einsatz von 3D-Wahrnehmungskameras, um verbesserte Sicherheitsfunktionen zu bieten. Mithilfe der Kameras und der visuellen SLAM-Technologie ist der AMR in der Lage, Personen zu erkennen, ihre Bewegungen zu verfolgen und den Laufweg vorherzusagen. Dadurch kann der AMR sicher auf Menschen reagieren und sogar, je nach Aktivität des Menschen, unterschiedliche Regeln zur Hindernisvermeidung anwenden oder anhalten. Zum Schutz von Personen sind die AMR mit einem oder mehreren Sicherheitsscanner-Lasern ausgestattet, die die Sicherheitsfelder je nach Geschwindigkeit und Odometrie des Fahrzeugs und des Ladungsstatus automatisch umschalten.
Visuelle SLAM-Semantik ermöglicht ein tiefes Verständnis der Umgebung. Der AMR kann das Gebiet, in dem er operiert, verstehen und die Risiken vorhersagen. So kann er beispielsweise erkennen, dass er sich an einer Kreuzung oder in einem Gebiet mit hohem Verkehrsaufkommen befindet. Mit Hilfe von Kameras kann der AMR zudem visuelle Signale wie Menschen verstehen (Flurnamen, Verkehrssignale, Fußgängerzonen) und je nach Anwendung intelligentere und sicherheitsorientierte Entscheidungen treffen.
