Safe 3D sensing for collaborative robots

Abstract

Collaborative robots are industrial robots, that interact with humans in a common workspace. To meet safety standards, different approaches are applied in the industry. One of them is the so called AIRSKIN® by the Austrian company Blue Danube Robotics GmbH (BDR). An intelligent safety cover detects collisions between human and robot and stops the process to prevent dangerous situations and thus enables collaborative applications. The sensor concept is based on contact. Its reactive behaviour implies a maximum velocity for the robot. To extend AIRSKIN® by an alternative technology, this diploma thesis aims to research its combination with a contactless radar sensor in order to anticipate collisions. In particular, an on-chip version of a Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) radar sensor at a frequency between 122 GHz and 123 GHz is used to detect objects in the workspace and therefore avoid possible collisions.

Kollaborative Roboter sind Industrieroboter, die mit Menschen in einem gemeinsamen Arbeitsumfeld interagieren. Um die geforderten Sicherheitsstandards zu erfüllen, gibt es verschiedene Ansätze. Einer davon ist die sogenannte AIRSKIN® von der österreichischen Firma BDR. Hier detektiert eine intelligente Schutzschicht eine etwaige Kollision zwischen Mensch und Roboter und stoppt den Prozess bei Gefahr für Mensch oder Maschine. Das Sensorkonzept beruht demzufolge auf Berührung. Das reaktive Verhalten begrenzt dabei die Maximalgeschwindigkeit des Roboters. Um AIRSKIN® mit einer alternativen Technologie zu erweitern, soll anhand dieser Diplomarbeit die Kombination mit einem berührungslosen Radarsensor erforscht werden, welcher mögliche Kollisionen schon im Vorhinein antizipiert. Es handelt sich hierbei um eine on-chip Variante, die mit Hilfe von FMCW Radar bei einer Frequenz zwischen 122 GHz und 123 GHz Objekte in der Arbeitsumgebung schon vor einer möglichen Kollision erkennen soll.