Holdings: Abschätzung der Kollisionsfolgen von Robotern zur Bewertung des sicheren Einsatzes in der Mensch-Roboter-Kooperation

Abschätzung der Kollisionsfolgen von Robotern zur Bewertung des sicheren Einsatzes in der Mensch-Roboter-Kooperation: = Crashworthiness analysis of robots for the safety assessment in human-robot-cooperation

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Bibliographic Details
Main Author:	Oberer-Treitz, Susanne (Author)
Format:	Thesis Book
Language:	German
Published:	Stuttgart Fraunhofer Verlag [2018]
Series:	Stuttgarter Beiträge zur Produktionsforschung 77
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Item Description:	Englischer Paralleltitel: Crashworthiness analysis of robots for the safety assessment in human-robot-cooperation
Physical Description:	xiii, 216 Seiten Illustrationen 21 cm
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DOI:	10.18419/opus-9698

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS ABBILDUNGSVERZEICHNIS V TABELLENVERZEICHNIS XI ABKUERZUNGEN UND FORMELZEICHEN XIII 1 EINFUEHRUNG 1 1.1 MENSCH-ROBOTER-KOOPERATION ALS TREND FUER DIE ZUKUNFT DER ROBOTIK . . 2 1.2 ZIELSETZUNG UND STRUKTUR DER A RB E IT ...................................................... 4 2 KONZEPTIONELLER RAHMEN DER KOLLISIONSFOLGENABSCHAETZUNG IN DER MRK 9 2.1 EINSATZPOTENTIALE UND KLASSIFIKATION DER MRK ...................................... 10 2.1.1 AUTOMATISIERUNGSPOTENTIAL DURCH MRK-ANWENDUNGEN.............. 11 2.1.2 FORMEN DER MENSCH-ROBOTER-KOOPERATION ................................... 14 2.2 ROBOTERSICHERHEIT.................................................................................... 17 2.2.1 ANLAGENSICHERHEIT UND RISIKOBEURTEILUNG FUER ROBOTERSYSTEME . . 18 2.2.2 ZIELKONFLIKT ZWISCHEN PRODUKTIVITAET UND SICHERHEIT ................... 19 2.2.3 UNFALLANALYSE IN DER INDUSTRIEROBOTIK......................................... 21 2.2.4 SICHERHEITSVORGABEN FUER MRK-SYSTEME IN DER NORMUNG.............. 26 2.2.5 SICHERHEITSSTRATEGIEN IN DER DIREKTEN PHYSISCHEN MRK ................ 29 2.3 KOLLISIONSFOLGENABSCHAETZUNG ZUR SICHERHEITSBETRACHTUNG ...................... 33 2.3.1 KONTAKTBETRACHTUNG .................................................................... 33 2.3.2 SCHUTZKRITERIEN............................................................................ 35 2.3.3 KOLLISIONSFOLGENABSCHAETZUNG IN DER ROBOTIK................................. 37 2.4 ANALYSE ZUR ABLEITUNG DER FORSCHUNGSINHALTE DER A RB E IT ...................... 41 3 SIMULATIONSGESTUETZTE UND EXPERIMENTELLE KOLLISIONSFOLGENANALYSE EINES RO BOTERS 45 3.1 KOLLISIONSFOLGENANALYSE MIT ROBOTER UND D U M M Y ................................. 45 3.2 SIMULATIONSSTUDIE MIT ROBOTER UND DUMMY............................................ 47 3.2.1 EXKURS: FINITE ELEMENTE CRASH-SIMULATIONEN ZUR KOLLISIONSFOLGENABSCHAETZUNG....................................................... 47 3.2.2 SIMULATIONSSZENARIO ..................................................................... 50 3.2.3 SIMULATION DES KOPFANPRALLS ..................................................... 52 3.2.4 SIMULATION DES B RUSTANPRALLS .................................................. 56 3.2.5 SIMULATION DES BECKENANPRALLS................................................ 58 3.2.6 DISKUSSION DER KOLLISIONSFOLGENBEWERTUNG MIT DEM DUMMYMODELL IN DER SIM ULATION.......................................................................... 59 3.3 CRASH-EXPERIMENTE MIT ROBOTER UND D UM M Y ......................................... 60 3.3.1 EXPERIMENTELLER A U FB A U ........................................................... 60 3.3.2 KOLLISION MIT DEM KOPF ............................................................... 63 3.3.3 KOLLISION GEGEN DIE BRUST........................................................... 66 3.3.4 KOLLISION IM ABDOMENBEREICH UND MIT DER HUEFTE ...................... 67 3.3.5 UNTERSUCHUNG DES EINFLUSSES VON POLSTERUNG AM ROBOTERARM . . 67 3.3.6 DISKUSSION DER KOLLISIONSFOLGENBEWERTUNG MIT DEM DUMMY IN DEN EXPERIMENTEN...................................................................... 71 3.4 DISKUSSION UND BEWERTUNG DER KOLLISIONSFOLGENANALYSE MIT ROBOTER UND D UM M Y..................................................................................................... 72 CHARAKTERISIERUNG DES KOLLISIONSPOTENTIALS VON ROBOTERN 79 4.1 ENTWICKLUNG EINES KOLLISIONSPRUEFSTANDES .............................................. 80 4.1.1 MECHANISCHER AUFBAU DES KOLLISIONSPRUEFSTANDES .................... 82 4.1.2 SENSORIK DES KOLLISIONSPRUEFSTANDES .......................................... 86 4.1.3 DATENAUSWERTUNG AM KOLLISIONSPRUEFSTAND ............................... 92 4.2 MODELLBILDUNG FUER DIE DYNAMISCHE KOLLISIONSANALYSE ........................... 98 4.2.1 EXKURS: DIE EFFEKTIVE MASSE IN DER KOLLISION ............................ 98 4.2.2 MODELLIERUNG DES ROBOTERSYSTEMS ZUR KOLLISIONSBETRACHTUNG . . . 104 4.3 KALIBRIERUNG DES KOLLISIONSPRUEFSTANDES .................................................... 110 4.3.1 STOSSMODELL ZUR IMPULSANALYSE IM FREIEN ANPRALL ...................... HO 4.3.2 ANALYSE DES IMPULSVERLUSTES AM PRUEFSTAND .............................. 113 4.3.3 ABLEITUNG EINER DYNAMISCHEN CHARAKTERISTIK BEI FREIEM ANPRALL . 115 4.4 KONTAKTMODELL ZUR BEWERTUNG DES BEITRAGS VON KOLLISIONSMASSE UND STEIFIGKEIT..................................................................................................... 119 4.5 EXPERIMENTELLE KOLLISIONSBEWERTUNG DES R OBOTERS....................................127 4.5.1 KOLLISIONSMESSUNG IN DER KONTAKTKONFIGURATION FREIER ANPRALL ......................................................................... 127 4.5.2 KOLLISIONSMESSUNG IN DER KONTAKTKONFIGURATION KLEMMEN . . . 133 4.6 BEWERTUNG DES KOLLISIONSPOTENTIALS EINES ROBOTERS ................................... 137 4.6.1 CHARAKTERISIERUNG DER UNTERSCHIEDLICHEN KONTAKTKONFIGURATIONEN 138 4.6.2 AUSWERTUNG DES KOLLISIONSPOTENTIALS EINES ROBOTERS ...................... 140 5 SICHERHEITSBEWERTUNG DURCH MODELLIERUNG DES KOLLISIONSPOTENTIALS IN DER MRK 145 5.1 AUFBAU EINES VERLETZUNGSMODELLS ZUR BEWERTUNG DES KOLLISIONSPOTENTIALS 146 5.1.1 MODELLIERUNG DES KOLLISIONSPOTENTIALS EINES ROBOTERS ................... 147 5.1.2 VERLETZUNGSMODELL MIT TOLERANZGRENZEN UND ZUGEORDNETEN SCHWEREGRADEN...............................................................................148 5.2 GEFAEHRDUNGSMODELLIERUNG BASIEREND AUF DEM VERLETZUNGSMODELL .... 152 5.2.1 PARAMETERSTUDIEN ZUM AUFBAU EINES SICHERHEITSWISSENS ........... 153 5.2.2 SIMULATIONSGESTUETZTE KOLLISIONSFOLGENBEWERTUNG MIT DIGITALEN MENSCHMODELLEN............................................................................ 155 5.3 BEWERTUNGSSTRATEGIE ZUR STEUERUNG DES VERLETZUNGSPOTENTIALS IN MRK- ANWENDUNGEN............................................................................................ 161 5.3.1 SITUATIVE RISIKOBEURTEILUNG DURCH BEWERTUNG DES KOLLISIONS POTENTIALS . .........................................................................................162 5.3.2 KLASSIFIZIERUNG DER MASSNAHMEN ZUR SENKUNG DER KOLLISIONSFOLGEN 169 6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 173 6.1 KOLLISIONSFOLGENABSCHAETZUNG ZUR KLASSIFIZIERUNG DER SICHERHEIT IN MRK- ANWENDUNGEN............................................................................................ 173 6.2 A U SBLICK.................................................................................................... 176 A CRASH-TEST AUSWERTUNGEN FUER ROBOTER-DUMMY KOLLISIONEN 179 B UNFALLSTATISTIKEN MIT ROBOTERN AUS DEN JAHREN 1993-2003 185 C STOSSMODELL DES PENDELS ZUR IMPULSANALYSE AM PRUEFSTAND 187 LITERATURVERZEICHNIS 193
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