Ein Konzept zur Abbildung des Menschen in der Offline-Programmierung und Simulation von Mensch-Roboter-Kollaborationen

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Felix Busch

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Der Einsatz von kollaborierenden Robotern in der industriellen Produktion gewinnt vor dem Hintergrund steigender Produktvielfalt sowie immer kürzeren Produktlebenszyklen zunehmend an Bedeutung. Eine Zunahme kollaborativer Mensch-Roboter-Systeme stellt dabei auch neue Anforderungen an die eingesetzten Planungswerkzeuge, insbesondere an Software zur Offline-Programmierung und Simulation von Robotersystemen. In dieser Arbeit wird ein Konzept vorgestellt, wie ein auf kleine bis mittlere Unternehmen ausgelegtes, werkstattnahes System zur Offline-Programmierung und Simulation von Robotersystemen um ein digitales Menschmodell erweitert werden kann. Dieses soll die Funktionalität aufweisen, den kollaborierenden Betrieb von Mensch und Roboter hinreichend detailliert abbilden, virtuell planen und frühzeitig hinsichtlich wirkender physischer Belastungen einstufen zu können. Der Fokus des Konzepts liegt darauf, die erforderliche Modellierung des Menschen innerhalb der Offline-Programmierung und Simulation mit einem möglichst geringen Mehraufwand durchführen zu können. Zur Erreichung dieses Ziels wird eine bestehende Softwareumgebung um ein angepasstes Menschmodell mit einer bezogen auf den Anwendungszweck hinreichenden Funktionalität erweitert. Dabei wird erstmalig ein grafisches Menschmodell sowie ein Charakteranimationssystem genutzt und für die digitale Abbildung des Menschen in der Offline-Programmierung und Simulation von Robotersystemen adaptiert. Auf dieser geometrisch-kinematischen Repräsentation des Menschen aufbauend wird eine Möglichkeit geschaffen, körperhaltungsbedingte Belastungen des Muskel-Skelett-Systems bereits in der Simulation des Mensch-Roboter-Systems identifizieren und bewerten zu können.