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Die steigenden Anforderungen, die durch volatile Märkte, den Fachkräftemangel sowie wechselnde Regularien an das Produktionssystem im Automobilbau gestellt werden, erfordern eine stetige Weiterentwicklung. Die Integration einer flexiblen Mensch-Roboter-Interaktion in die Montage bietet eine Möglichkeit den Herausforderungen zu begegnen und eröffnet Potentiale für neuartige Produktionskonzepte. Für die Realisierung einer solchen kollaborativen Roboterapplikation ist sowohl die Kenntnis der Bedarfe, als auch die der spezifischen Anforderungen des Anwendungsumfelds erforderlich. Anhand der Vorstellung des Stands der Forschung werden diesbezüglich Fragestellungen ermittelt, die vor dem Hintergrund der Montage in der Automobilindustrie über eine zweistufige Potentialanalyse konkretisiert werden. Darin rückt neben der Gestaltung einer Schnittstelle insbesondere die Interaktion der Partner in den Fokus. Das primäre Ziel besteht darin, die Auswirkungen der Interaktion des Menschen mit dem Roboter auf den Prozess mittels einer geeigneten Methode abbilden zu können und dafür ein passendes Schnittstellenkonzept bereitzustellen. Auf Basis dessen werden Schnittstellenkonzepte sowie eine Methodik zur Prozessanalyse entworfen, deren Eignung im Rahmen mehrerer experimenteller Untersuchungen evaluiert wird. Der erste Experimentalblock widmet sich der Eignungsprüfung der Schnittstellenkonzepte, um eine negative Beeinflussung der Interaktion vor dem Einsatz in einem kollaborativen Anwendungsfall auszuschließen und erste Implikationen zu erfassen. Der zweite Block dient der Validierung der entwickelten Methodik sowie der Ermittlung des Effekts von Gestaltung und Nutzung der Schnittstelle auf den Prozessablauf. Dies erfolgt anhand einer adaptierten Montageapplikation aus einem Automobilwerk. Die Ergebnisse zeigen auf, dass ein kollaborativer Prozess anhand des aufgestellten Modells ganzheitlich erfassbar ist und die resultierende Aussage sowohl eine effiziente Prozessaufteilung, als auch die subjektive Wahrnehmung des menschlichen Prozessteilnehmers widerspiegelt. Im Anschluss an die experimentellen Untersuchungen werden Implikationen für die Gestaltung des Montageprozesses und die Eignung von Schnittstellen diskutiert. Neben den identifizierten Grenzen werden darin Potentiale zur Weiterentwicklung sowie eine Empfehlung zur Gestaltung aufgezeigt.

Robots that operate alongside or cooperatively with humans are envisioned as the next generation of robotics. Toward this vision, we present the first mobile robot system designed for and capable of operating on the moving floors of automotive final assembly lines (AFALs). AFALs represent a distinct challenge for mobile robots in the form of dynamic surfaces: the conveyor belts that transport cars throughout the factory during final assembly. In this article, we identify the key behaviors necessary for autonomous navigation along dynamic surfaces, develop a control strategy to achieve trajectory tracking on such surfaces, and design a sensing module capable of detecting conveyor belt speed and location in a factory setting. These solutions are integrated with localization, path planning, and car tracking to achieve autonomous navigation. The system is implemented via Rob@Work 3 (a robotic platform designed for industrial applications) and the Robot Operating System (ROS). The integrated system is evaluated on an operational automotive factory floor alongside human workers. A mobile robot capable of working on moving floors (conveyor belts) alongside human associates can provide greater flexibility when designing automotive manufacturing processes, yielding ergonomic benefits for users, improving task performance and efficiency, and opening avenues for novel robotics applications.