Wenn humanoide Roboter fallen: Synapticon verhindert das Schlimmste
Damit humanoide Roboter in Haushalten eingesetzt werden können, gilt es Sicherheitsfragen zu klären. Dafür wurde nun ein deutsches Unternehmen ausgezeichnet.
So friedlich stellt sich die Werbebranche den Einsatz humanoider Roboter vor. Doch was ist, wenn die Maschine durch einen Defekt plötzlich auf die Frau kippt? Dafür gibt es jetzt eine Sicherheitslösung.
Foto: Smarterpix/ihorvsn@gmail.com
Es ist das absolute Horrorszenario beim Einsatz humanoider Roboter: Die menschengroße Maschine mit 60 kg und mehr fällt plötzlich um. Bestenfalls entsteht dabei nur ein geringer materieller Schaden. Schlimmstenfalls begräbt die Maschine ein Haustier oder ein Kleinkind unter sich. Neben Gefahren für Personen durch unkontrollierte Roboterbewegungen gilt es genau das zu verhindern. Insbesondere, wenn Roboter tatsächlich Arbeiten in Haushalten übernehmen sollen.
US-Vereinigung zeichnet Synapticon für sein sicheres Antriebskonzept aus
Eine Lösung dafür wurde nun in Chicago/USA von der Association for Advancing Automation (A3) auf der Messe Automate ausgezeichnet. Entwickelt wurde sie allerdings in Deutschland, von der Firma Synapticon aus Baden-Württemberg. Vorbild für das Konzept war die Beobachtung von Menschen. Diese versuchen sich bei einem Sturz im Fallen noch wegzudrehen, um Verletzungen von sich und anderen Lebewesen zu vermeiden.
Genau das übernehmen in dem Fall integrierte Steuerungen und Aktoren, sogar wenn plötzlich der Strom des Systems ausfällt. Die VDI nachrichten berichteten darüber anlässlich der Branchenmesse Automatica 2025 in München.
So haben humanoide Roboter genug Energie für den kontrollierten Sturz
Dort wurde ein Szenario beschrieben, bei dem sich der Humanoide mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Bei einem plötzlichen Stromausfall würde er mit seiner kinetischen Energie in Bewegungsrichtung fallen.
Im Gegensatz zu einem Sturz bei intakter Stromversorgung wäre normalerweise auch die Steuerung außer Betrieb. Die Lösung von Synapticon nutzt dafür aber einen Energiepuffer sowie Rekuperationsenergie aus den Antrieben.
Die Steuerung orientiert sich im Notfall am letzten Umgebungsbild. Sie weiß also, wo z. B. gerade noch ein Mensch war, und leitet den humanoiden Roboter in eine andere Richtung. Laut Hersteller reicht die Energie, um entsprechend zu agieren. Das Zusammenspiel aus Rekuperation und Energiespeicher lasse sich dabei individuell justieren.
Technisch verbirgt sich hinter der Lösung das Antriebssystem Actilink-JD sowie eine spezielle Sicherheits-KI. Der Antrieb besteht aus einem drehmomentstarken Motor mit einem einstufigen Planetengetriebe sowie einem integrierten Servoregler in vier Baugrößen mit Drehmomenten von 20 Nm bis 110 Nm. In einem autarken Gelenk erreicht das System laut Hersteller eine Spitzen-Drehmomentdichte von 84,5 Nm/kg.
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Zertifizierte KI-Lösung beurteilt Gefährdungssituation um den humanoiden Roboter
Die Beurteilung der Situation übernimmt ein KI-basiertes Sicherheitssystem mit der Produktbezeichnung „Positron Safety AI“. Das überwacht die Achsen (Multi-Axis Safe Motion), detektiert Menschen (Safe Human Detection) und beurteilt das sicherheitsrelevante Verhalten (AI Behavioral Safety). Dazu ist es nach Herstellerangaben zertifiziert von TÜV Süd nach SIL3/PLe und über FSoE auf EtherCAT angebunden.
Bei der jetzigen Preisverleihung hob die Jury aus Branchenexperten das Novum „Safe Guided Falling“ hervor. Das beschreibt die zertifizierte funktionale Sicherheit auf zweibeinigen Plattformen, für die es heute kein Äquivalent gibt. Zusammen mit der Funktion „Safe Active Damping“ auf der Antriebsebene lässt es einen Humanoiden kontrolliert und fein abgestuft fallen, statt in einen unkontrollierten Zustand überzugehen. Das ist eine zentrale Fähigkeit für Roboter, die neben Menschen arbeiten und nicht durch Zäune geschützt sind.
Die Sicherheitslösung Positron integriert sich dabei in das Sicherheits-Ökosystem Nvidia-Halos. Es wurde laut Synapticon auf Basis der relevanten Standards für Automotive-, Industrie- und KI-Safety entwickelt. Dazu zählen ISO 26262, IEC 61508, ISO 13849, ISO/IEC TS 22440 und ISO/IEC 5469.
Die Auszeichnung von Synapticon untermauert den jüngsten „Automatica Trendindex“. Danach bewerten 82 % der Befragten humanoide Roboter als Innovationstreiber der Zukunft. Sie sehen Deutschland dabei in einer guten internationalen Wettbewerbsposition. Gleichzeitig verweist Patrick Schwarzkopf, Geschäftsführer des VDMA-Fachverbands Robotik + Automation, auf die neue Wettbewerbssituation: „China setzt seit Jahren sehr konsequent auf eine nationale Robotikstrategie, um die Chancen moderner Automation systematisch zu nutzen.“
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