Cobots ohne Schutzzaun: Fraunhofer verbessert die Zusammenarbeit mit Werkern

Die Zusammenarbeit von Mensch und Maschine in industriellen Fertigungsumgebungen erfordert eine präzise Abstimmung von Sensorik und Steuerungsalgorithmen. Wie aus einem Bericht vom 29. Oktober 2026 hervorgeht, haben Forscher der Fraunhofer-Gesellschaft die Genauigkeit von Kognitions- und Sicherheitssoftware für kollaborative Roboter, sogenannte Cobots, maßgeblich gesteigert.

Der technologische Ansatz kombiniert eine engmaschige Umgebungswahrnehmung mit Kollisionsvermeidungsalgorithmen und Systemen der künstlichen Intelligenz, die menschliche Arbeitsabsichten im Vorfeld antizipieren können. Unterstützt wird dieser Verbund durch integrierte Tastsensoren sowie hochauflösende Systeme zur industriellen Bildverarbeitung.

Zielgerichtete Bewegung ohne trennende Schutzzäune

Das zentrale Ziel der Fraunhofer-Entwicklungen besteht darin, Industrieroboter vollständig ohne trennende Schutzumzäunungen direkt an der Seite von Werkern agieren zu lassen. Durch die kontinuierliche Lageerfassung und die vorausschauende Pfadplanung soll der Cobot potenzielle Berührungspunkte im gemeinsamen Arbeitsraum rechtzeitig erkennen und seine Bewegungsbahnen dynamisch anpassen, ohne dass der Arbeitsfluss unterbrochen wird.

Erste praktische Einsatzgebiete für die verbesserte Technik zeichnen sich vor allem im Automobilbau, in der Elektronikmontage sowie in der Medizintechnik ab. Dort verlangen filigrane Montageschritte oft ein direktes Ineinandergreifen von manuellen Handgriffen und automatisierter Teilezuführung.

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Die Nachfrage nach solchen kollaborativen Systemen wird durch übergeordnete wirtschaftliche Trends angetrieben: Nach Einschätzung des Fachmediums Robotics Business Review forcieren insbesondere Industrienationen wie Deutschland und Südkorea den verstärkten Cobot-Einsatz, um den Herausforderungen durch den demografischen Wandel und den zunehmenden Fachkräftemangel zu begegnen.

Ergänzende Projekte zu Taktilität und KI-Modellen

Parallel zu den Verbesserungen der Steuerungssoftware werden an den Instituten weitere Kernbereiche der Robotik erforscht. So starteten Shadow Robot und das Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF ein sechsmonatiges Projekt zu dexterösen Roboterhänden, taktiler Sensorik und Teleoperation.

Diese Initiative untersucht, ob Hände mit mehreren unabhängig gesteuerten Fingern Bauteile greifen können, die sich mit herkömmlichen Industriegreifern nur schwer automatisieren lassen.

Nach Schätzungen des Fraunhofer IFF sind selbst auf hochgradig automatisierten Fertigungslinien zehn bis zwanzig Prozent der Aufgaben aufgrund technologischer Barrieren noch immer manuell geprägt. Dr. José Saenz vom Fraunhofer IFF wies darauf hin, dass die Partner ein einsatzbereites System zur Teleoperation einer Fünf-Finger-Hand nutzen, um die Arbeiten unmittelbar aufzunehmen.

Auf übergeordneter Ebene befasste sich ein Impulspapier der Plattform Lernende Systeme mit der Interoperabilität von Robotiksystemen. Darin wird dargelegt, dass große KI-Modelle künftig den Datenaustausch auf technischer, syntaktischer, semantischer und pragmatischer Ebene unterstützen können.

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Allerdings verweisen die Autoren auf bestehende Begrenzungen durch fehlende Domänendaten, logische Fehleinschätzungen und unzureichende physikalische Abbildungen, wodurch die Systemkommunikation zeitweise abreißen könne. Jürgen Beyerer vom Fraunhofer IOSB und dem Karlsruher Institut für Technologie hob hervor, dass KI-Modelle hierbei auf effiziente Weise ansetzen könnten.

Sicherheitsanforderungen und Simulation

Mit dem Ausbau kognitiver Fähigkeiten rücken auch die Prüfverfahren und die funktionale Sicherheit stärker in den Vordergrund. Bei Sicherheitsprüfungen für die Zertifizierung industrieller Roboter präsentierten der TÜV Süd und das Beratungshaus Accenture ein Konzept auf Basis digitaler Zwillinge und KI-Agenten, das die Inbetriebnahmephase nach Schätzungen der Prüforganisation um bis zu 30 Prozent verkürzen könnte.

Gleichzeitig weisen Sicherheitstests von IT-Forschern wie VicOne LAB R7 darauf hin, dass neuartige Steuerungsarchitekturen gegen manipulierte Eingaben und unerwünschte Signalübertragungen abgesichert werden müssen, um Fehlbewegungen unter allen Betriebsbedingungen auszuschließen. Normen und Regelwerke wie die ab Januar 2027 geltende EU-Maschinenverordnung bilden hierfür den künftigen Rahmen.