Sicherheitsrisiken bei Robotereinsätzen mit scharfen Werkzeugen angehen
Die Forschung konzentriert sich darauf, Verletzungen durch scharfe Werkzeuge in der Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter zu reduzieren.
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Inhaltsverzeichnis
Der Einsatz von Robotern bei Aufgaben, die scharfe oder spitze Werkzeuge beinhalten, bringt ganz besondere Herausforderungen mit sich. Wenn Roboter und Menschen eng zusammenarbeiten, besteht das Risiko von Verletzungen, besonders wenn es um spitze Objekte wie Schraubendreher oder Scheren geht. In diesem Artikel wird die Forschung behandelt, die darauf abzielt, die Sicherheit in solchen Situationen zu gewährleisten, indem Richtlinien und Methoden zur Risikobewertung entwickelt werden.
Risiken verstehen
Eine grosse Sorge ist das Verletzungsrisiko durch Stösse mit scharfen Werkzeugen. Während es für stumpfe Objekte Sicherheitsstandards gibt, trifft das für spitze nicht unbedingt zu. Mehr Forschung ist nötig, um die Schwere der Verletzungen zu verstehen, die spitze Werkzeuge verursachen können. Dieses Wissen ist wichtig für Roboter-Designer und Hersteller, die diese Werkzeuge sicher in ihre Systeme integrieren möchten.
Datenbedarf
Um die Risiken im Zusammenhang mit scharfen Werkzeugen besser beurteilen und managen zu können, ist es wichtig, Daten über Verletzungen zu sammeln. Diese Forschung nutzt Tiermodelle, wie z.B. Schweinekrallen und Hähnchenschenkel, um potenzielle Verletzungen zu untersuchen, die ähnlich sein könnten wie die, die bei Menschen auftreten könnten. Durch Falltests können die Forscher Stösse simulieren und Daten darüber sammeln, wie diese Werkzeuge menschliche Hände schädigen könnten.
Testmethoden
Die Tests beinhalten das Herunterfallen von beschwerten Objekten auf die Tiermodelle, um die Auswirkungen zu beobachten. Die Forscher dokumentieren die Arten von Verletzungen, die auftreten können, einschliesslich Schnitte, Blutergüsse und Frakturen. Es werden verschiedene Gewichte und Geschwindigkeiten verwendet, um zu sehen, wie diese Faktoren die Schwere der Verletzungen beeinflussen. Das Ziel ist es, eine umfassende Datenbank aufzubauen, die bei der Bewertung der Risiken bestimmter Werkzeuge und Aufgaben helfen kann.
Verletzungsbewertung
Die Ergebnisse der Tests zeigen unterschiedliche Verletzungsarten, je nach Form des Werkzeugs und der Kraft des Aufpralls. Zum Beispiel neigen scharfe Kanten dazu, tiefere Schnitte zu verursachen als abgerundete. Die Forscher wollen Verletzungen nach ihrer Schwere klassifizieren, um ein klareres Verständnis dafür zu bieten, was zu erwarten ist, wenn Menschen neben Robotern mit spitzen oder scharfen Werkzeugen arbeiten.
Praktische Anwendungen
Die Erkenntnisse aus dieser Forschung können in realen Szenarien angewendet werden. Zum Beispiel können Industrien, die auf Roboter für Montagearbeiten angewiesen sind, diese Daten nutzen, um sicherere Arbeitsumgebungen zu schaffen. Indem man die Grenzen für Verletzungen kennt, können Ingenieure die Bewegungen und Einstellungen von Robotern neu gestalten, um die Risiken zu minimieren.
Zusammenarbeit
Bedeutung derDamit diese Forschung wirklich effektiv ist, ist eine Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Institutionen entscheidend. Medizinische Fachkräfte, Robotik-Experten und Ingenieure müssen zusammenarbeiten, um eine umfassendere Datenbank zu schaffen, die eine breite Palette von Verletzungsszenarien abdeckt. Durch das Zusammenlegen von Ressourcen und Wissen kann ein umfassenderes Verständnis der potenziellen Verletzungen erreicht werden.
Zukünftige Entwicklungen
In Zukunft wird die Forschung über Tiermodelle hinausgehen und menschliche Tests einbeziehen. Dieser Schritt ist notwendig, um die Ergebnisse zu validieren und sicherzustellen, dass die Daten tatsächlich die menschliche Anatomie und Reaktionen widerspiegeln. Mit diesem Ansatz soll das ultimative Ziel erreicht werden, eine sicherere Umgebung für die Interaktion zwischen Mensch und Roboter zu schaffen.
Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es, während sich die Robotertechnologie weiterentwickelt, entscheidend ist, die Sicherheitsbedenken im Zusammenhang mit scharfen Werkzeugen anzugehen. Durch das Sammeln von Daten über Verletzungen, das Verständnis der damit verbundenen Risiken und die Zusammenarbeit über Fachrichtungen hinweg können wir effektive Strategien entwickeln, um Schäden zu minimieren. Diese Forschung ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu sichereren Interaktionen zwischen Mensch und Roboter in verschiedenen Branchen, was letztendlich flexiblere und effizientere Automatisierung ermöglicht.
Titel: Towards Safe Robot Use with Edged or Pointed Objects: A Surrogate Study Assembling a Human Hand Injury Protection Database
Zusammenfassung: The use of pointed or edged tools or objects is one of the most challenging aspects of today's application of physical human-robot interaction (pHRI). One reason for this is that the severity of harm caused by such edged or pointed impactors is less well studied than for blunt impactors. Consequently, the standards specify well-reasoned force and pressure thresholds for blunt impactors and advise avoiding any edges and corners in contacts. Nevertheless, pointed or edged impactor geometries cannot be completely ruled out in real pHRI applications. For example, to allow edged or pointed tools such as screwdrivers near human operators, the knowledge of injury severity needs to be extended so that robot integrators can perform well-reasoned, time-efficient risk assessments. In this paper, we provide the initial datasets on injury prevention for the human hand based on drop tests with surrogates for the human hand, namely pig claws and chicken drumsticks. We then demonstrate the ease and efficiency of robot use using the dataset for contact on two examples. Finally, our experiments provide a set of injuries that may also be expected for human subjects under certain robot mass-velocity constellations in collisions. To extend this work, testing on human samples and a collaborative effort from research institutes worldwide is needed to create a comprehensive human injury avoidance database for any pHRI scenario and thus for safe pHRI applications including edged and pointed geometries.
Autoren: Robin Jeanne Kirschner, Carina M. Micheler, Yangcan Zhou, Sebastian Siegner, Mazin Hamad, Claudio Glowalla, Jan Neumann, Nader Rajaei, Rainer Burgkart, Sami Haddadin
Letzte Aktualisierung: 2024-08-31 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://arxiv.org/abs/2404.04004
Quell-PDF: https://arxiv.org/pdf/2404.04004
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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