Der Weg zum sicheren Cobot

Collaborative Robots (Cobots) sind Roboter, die für die Mensch-Roboter-Interaktion in gemeinsamen Arbeitsbereichen ausgelegt sind. Neben der einfachen Bedienbarkeit und der korrekten Ausführung programmierter Arbeitsschritte kommt eine notwendige Eigenschaft hinzu: Sie dürfen Menschen in ihrer Umgebung nicht verletzen. Marco Günther, ep Informatiker, ist seit Februar 2022 Teil eines Teams, das für die funktionale Sicherheit neuer Cobots mittels Sensoren und aufwendiger Software zuständig ist.

Anpassung einer Echtzeit Sicherheitskomponente

Aktuell geht es um die Weiterentwicklung des Betriebssystems für neueste Cobot-Systeme, die vielfältigen Aufgaben wie z.B. Qualitätskontrolle oder Montage übernehmen sollen. Erste Exemplare der neuen Prototypen befinden sich seit Februar im Einsatz bei ausgewählten Kunden. Die Release-Phase läuft, das Team klärt Meldungen zu sicherheitsrelevanten Software-Komponenten und führt die letzten Optimierungen aus. Die relevanten User Stories erstellt und präsentiert der Product Owner: Selbst erfahrener Cobot-Profi, bildet er die Schnittstelle zu den Product Managern und somit indirekt zu den Kunden. Sämtliche Stories werden analysiert, bewertet und gehen dann in die weitere Optimierung des Cobot-Betriebssystems ein. Als Beispiel nennt Marco Günther eine Anpassung der Steuerungssoftware, die zu einer entscheidenden Optimierung in Richtung Easy2Use geführt hat. In der Praxis geht es darum, dass Kunden Sicherheits- und Schutzbereiche selbst konfigurieren, um den Aktionsbereich des Cobots exakt zu definieren. Eine Verletzung dieser Bereiche muss eine sofortige Ausführung der sicherheitsgerichteten Fehlerreaktionen initiieren, im Extremfall ein Not-Aus.

 

Neustart des Sicherheitsmoduls

 

„In der frühesten Version war nach einer Änderung der Konfiguration ein kompletter Systemneustart notwendig – mit entsprechend vielen Testprozeduren und einer Dauer von ein paar Minuten“, erläuterte Marco Günther. „Das erwies sich in der Praxis als störend.“ Das Team variierte die Detailkonzeption dahingehend, dass nur noch ein Neustart des Sicherheitsmoduls auf Software-Basis erfolgt. Dafür mussten quer über das Gesamtsystem sowohl Echtzeit- als auch Nicht-Echtzeit-Komponenten geändert werden – bis hin zum User-Interface. Mehrere Teams mit insgesamt 20 Fachleuten waren beteiligt. „Die gesamte Umsetzung dauerte circa acht Wochen“, kommentiert Giulio Milighetti, „im Ergebnis genügen für den Neustart nur noch 20 Sekunden: Der Einsatz hat sich gelohnt!“

 

Perfekt organisierte Review-Prozesse

 

Marco Günther schätzt seine Tätigkeit im Team von Giulio Milighetti sehr. Etwa 90 % seiner Zeit investiert er in Anforderungsmanagement, Programmierung und Implementierung, die restlichen 10 % in Tests des Cobots vor Ort: Fährt das System richtig hoch? Sind sämtliche Features ausführbar? Startet beim Reset wirklich nur die ausgewählte Komponente neu? Die Fragen ändern sich im Verlauf ständig. „Unser Review-Prozess ist äußerst akkurat definiert und sehr gut organisiert“, so der ep Informatiker. „Wir passen die Komponenten nach SCRUM-Prinzipien auf Entwicklungszweigen an, in direkter Kombination von Anforderungsdokumentation, Programmierung, Implementierung.“ Versionskontrollen melden mögliche Konflikte, finale Änderungen auf dem Hauptzweig erfolgen nach dem Vier-bis-Sechs-Augen-Prinzip. Umfangreiches Testen nach dem V-Modell für Softwareentwicklung begleitet jede Phase des Entwicklungsprozesses, jede Software-Änderung bringt neue Testanforderungen und -spezifikationen inklusive Tests und Auswertungen.

 

Wertschätzende Unternehmenskultur

 

„Die Tätigkeit ist absolut spannend, dazu kommt eine Unternehmenskultur, wie man sie sich nur wünschen kann!“ Der ep’ler lobt die stets offene, wertschätzende Zusammenarbeit bei KUKA über alle Hierarchien
hinweg, die konstruktiven Diskussionen, die internen Lern- und Weiterbildungssysteme. Es gibt genügend Zeit, Problemstellungen zu erarbeiten und sich Kenntnisse anzueignen. „Ich finde es faszinierend,
eine Software mitzugestalten, die am Ende verhindert, dass Menschen zu Schaden kommen“, so Marco Günther. „Ich stehe am Anfang und habe noch vieles zu lernen. Aber: Fragen sind hier gewünscht und werden jederzeit gerne beantwortet!“

Text: Annette Schlenker
Foto: Rampant Pictures
aus dem ep Magazin #21

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