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“Human-In-The-Loop”- Virtual Commissioning of Human-Robot Collaboration Systems

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Book cover Tagungsband des 3. Kongresses Montage Handhabung Industrieroboter

Zusammenfassung

Human-robot collaboration (HRC) has the potential to increase the degree of automation, and thus productivity, throughout many industries. However, complex safety considerations and a lack of appropriate planning tools still prohibit a more widespread application. In this paper, the use of virtual commissioning (VC), an established tool for the validation of common automated systems, for the validation of HRC-systems is proposed. For this, the structure of a traditional VC environment is combined with a digital human model (DHM). To ensure adequate behavioral fidelity, a real-time overlay of human action and the virtual automated system, using motion capture technology, is imperative. This also requires the live visualization of the simulation environment via virtual reality (VR). The structure of such a simulation system is presented and evaluated. Furthermore, the cost and benefit for this new method is contrasted.

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Literatur

  1. LOTTER, B.; WIENDAHL, H.-P.: Montage in der industriellen Produktion: Ein Handbuch für die Praxis. 2. Aufl. 2013. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg; Imprint; Springer, 2012 (VDI-Buch)

    Google Scholar 

  2. WESTKÄMPER, E.: Modulare Produkte - modulare Montage. In: wt Werkstattstechnik online (2001), Nr. 91, S. 479–482. http://werkstattstechnik.de/wt/article.php?data%5Barticle_id%5D=304

  3. FELDMANN, K.; SCHÖPPNER, V.; SPUR, G.: Handbuch Fügen, Handhaben und Montieren. München: Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, 2013

    Google Scholar 

  4. BEUMELBURG, K.: Fähigkeitsorientierte Montageablaufplanung in der direkten Mensch-Roboter-Kooperation. Heimsheim: Jost-Jetter, 2005 (IPA-IAOForschung und -Praxis 413)

    Google Scholar 

  5. BENDER, M.; BRAUN, M.; RALLY, P.; SCHOLTZ, O.: Leichtbauroboter in der manuellen Montage - einfach einfach anfangen: Erste Erfahrungen von Anwenderunternehmen. Stuttgart, 2016

    Google Scholar 

  6. DIN EN ISO 10218 - 1:01.2012, Industrieroboter – Sicherheitsanforderungen – Teil 1: Roboter

    Google Scholar 

  7. DIN EN ISO 10218 - 2:06.2012, Industrieroboter – Sicherheitsanforderungen – Teil 2: Robotersysteme und Integration

    Google Scholar 

  8. DIN ISO/TS 15066:04.2017, Roboter und Robotikgeräte - Kollaborierende Roboter (ISO/TS 15066:2016)

    Google Scholar 

  9. Institut für angewandte Arbeitswissenschaft e.V. (ifaa): Mensch-Roboter-Kollaboration - Zahlen | Daten | Fakten. https://www.arbeitswissenschaft.net/fileadmin/user_upload/Downloads/Factsheet_MRK_6.pdf – Überprüfungsdatum 2017-10-06

  10. DEUSE, J.; BUSCH, F.; Weisner, Kirsten, Steffen, Marlies: Gestaltung soziotechnischer Arbeitssysteme für Industrie 4.0. In: HIRSCH-KREINSEN, H. (Hrsg.): Digitalisierung industrieller Arbeit: Die Vision Industrie 4.0 und ihre sozialen Herausforderungen. Baden-Baden: Nomos, 2015 (edition sigma).

    Google Scholar 

  11. BÖNIG, J.; FISCHER, C.; BROSSOG, M.; BITTNER, M., et al.: Virtual Validation of the Manual Assembly of a Power Electronic Unit via Motion Capturing Connected with a Simulation Tool Using a Human Model. In: ABRAMOVICI, M.; STARK, R. (Hrsg.): Smart Product Engineering: Proceedings of the 23rd CIRP Design Conference, Bochum, Germany, March 11th - 13th, 2013. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2013, S. 463–472

    Google Scholar 

  12. BUSCH, F.: Ein Konzept zur Abbildung des Menschen in der Offline-Programmierung und Simulation von Mensch-Roboter-Kollaborationen. 1. Auflage. Herzogenrath: Shaker, 2016 (Schriftenreihe Industrial Engineering 17)

    Google Scholar 

  13. BUSCH, F.; WISCHNIEWSKI, S.; DEUSE, J.: Application of a character animation SDK to design ergonomic human-robot-collaboration. In: Proceedings of the 2nd International Symposium on Digital Human Modeling (DHM), 2013, S. 1–7

    Google Scholar 

  14. HYPKI, A.: Kollaborative Montagesysteme: Verrichtungsbasierte, digitale Planung und Integration in variable Produktionsszenarien (3. Workshop “Mensch-Roboter-Zusammenarbeit”). Dortmund, 29.03.2017

    Google Scholar 

  15. WÜNSCH, G.: Methoden für die virtuelle Inbetriebnahme automatisierter Produktionssysteme. München: Utz, 2008 (IWB-Forschungsberichte 215)

    Google Scholar 

  16. VERMAAK, H.; NIEMANN, J.: Virtual commissioning: A tool to ensure effective system integration. In: Proceedings of the 2017 IEEE International Workshop of Electronics, Control, Measurement, Signals and their Application to Mechatronics (ECMSM): May 24-26, 2017, Donostia-San Sebastian, Spain. [Piscataway, NJ], [Piscataway, NJ]: IEEE, 2017, S. 1–6

    Google Scholar 

  17. LIU, Z.; SUCHOLD, N.; DIEDRICH, C.: Virtual Commissioning of Automated Systems. In: ADENIJI, D. O. (Hrsg.): Optimization of IPV6 over 802.16e Wi-MAX Network Using Policy Based Routing Protocol: INTECH Open Access Publisher, 2012

    Google Scholar 

  18. DUFFY, V. G.: Handbook of digital human modeling: Research for applied ergonomics and human factors engineering. Boca Raton: CRC Press, op. 2009

    Google Scholar 

  19. LOPER, M. L.: Modeling and Simulation in the Systems Engineering Life Cycle: Core Concepts and Accompanying Lectures. London: Springer London, 2015 (Simulation Foundations, Methods and Applications)

    Google Scholar 

  20. BÖNIG, J.; PERRET, J.; FISCHER, C.; WECKEND, H., et al.: Creating realistic human model motion by hybrid motion capturing interfaced with the digital environment. In: International FAIM Conference, 2014, S. 317–324

    Google Scholar 

  21. BÖNIG, J.; FISCHER, C.; WECKEND, H.; DÖBEREINER, F.; FRANKE, J.: Accuracy and Immersion Improvement of Hybrid Motion Capture based Real Time Virtual Validation. In: Procedia CIRP 21 (2014), S. 294–299

    Google Scholar 

  22. ZÄH, M. F.; WÜNSCH, G.: Schnelle Inbetriebnahme von Produktionssystemen. In: Werkstattstechnik 95 (2005), Nr. 9, S. 699–704

    Google Scholar 

  23. ABELE, E.; WOLFF, M.; MANZ, A.: Optimierung von Wertströmen. In: ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb 107 (2012), Nr. 4, S. 212–216

    Google Scholar 

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Metzner, M., Bönig, J., Blank, A., Schäffer, E., Franke, J. (2018). “Human-In-The-Loop”- Virtual Commissioning of Human-Robot Collaboration Systems. In: Schüppstuhl, T., Tracht, K., Franke, J. (eds) Tagungsband des 3. Kongresses Montage Handhabung Industrieroboter. Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-56714-2_15

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  • Publisher Name: Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg

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  • Online ISBN: 978-3-662-56714-2

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