Hand in Hand mit Kollege Cobot
Dass eine Laborantin mit Behinderung bei den Leipziger Wasserwerken ihre Arbeit weiter ausüben kann, verdankt sie einem kollaborationsfähigen Roboter (Cobot). Der Fall zeigt: Roboter gefährden nicht grundsätzlich Arbeitsplätze für Menschen mit Behinderung. Im Gegenteil.
Als der Lkw aus Aachen in Leipzig endlich auf den Hof fuhr, war die Spannung mit Händen zu greifen. Denn er hatte wertvolle Fracht an Bord: einen Cobot, einen sogenannten kollaborativen Roboter. Etwa ein Jahr war vergangen seit dem ersten Kontakt zwischen den Leipziger Wasserwerken, der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen und dem Integrationsamt des Kommunalen Sozialverbandes Sachsen (KSV). Ein Jahr, in dem sich Beteiligte der drei Einrichtungen mit der Frage beschäftigten: Wie kann ein Industrieroboter eine Laborantin mit Behinderung so unterstützen, dass die beiden kollaborierend ihre anspruchsvolle Labortätigkeit erledigen? Oder, wie es der technische Berater des Integrationsamts Jörg Simon auf den Punkt bringt: „Wie können wir den Arbeitsplatz auf Dauer erhalten?“
Interaktion auf Knopfdruck
Die Lösung fanden sie in „kollaborativ“ oder „kollaborationsfähig“ genannten Robotern, abgekürzt Cobots. Ihr besonderes Merkmal ist die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine anstelle einer reinen Steuerungsfunktion. Dafür werden einem Roboter Bewegungsabläufe einprogrammiert, die er auf Knopfdruck wiedererkennt und zuverlässig wiederholt – in „Kollaboration“ mit dem Anwender. „Mensch und Maschine arbeiten also an derselben Aufgabe, aber zeitlich oder räumlich versetzt in einer Art Koexistenz“, erläutert Carlo Weidemann, wissenschaftlicher Mitarbeiter und Leiter des Projekts IIDEA Cobot (Integration und Inklusion durch Cobots auf dem ersten Arbeitsmarkt) an der RWTH Aachen. „Durch eine eingebaute Sensorik kann der Roboter sich außerdem nicht nur in einer Position, sondern auch zu einem anderen Punkt hinbewegen.“
Doch bevor der Cobot an die Wasserwerke ausgeliefert werden konnte, hatten die Beteiligten zunächst unzählige Gespräche geführt, Ideen konzipiert und ausprobiert, erfolgreiche Zwischenschritte gefeiert und unerwartete Probleme gelöst. Mit Erfolg: Die erste Zusammenarbeit seines Teams mit einem Integrationsamt und einem kommunalen Versorger bezeichnet Weidemann als „super kooperativ und sehr angenehm“.
„Mit der Maßnahme werden die Arbeitsbedingungen so verbessert, dass die Mitarbeiterin ihre Tätigkeit wieder relativ umfassend selbstständig ausüben kann.“
Arbeiten mit Autoimmunerkrankung
Das sehen Jörg Simon und Annett Jost, Teamleiterin Labor Abwasser bei den Leipziger Wasserwerken, genauso. Im Fokus stand der Arbeitsplatz einer Diplombiologin, die eine Autoimmunerkrankung hat. Damit verbunden sind zunehmende Schmerzen und nachlassende Kraft insbesondere in Fingergelenken und Ellenbogen – was die Ausübung ihrer Tätigkeit mehr und mehr einschränkt. Ihr Job besteht in der Analyse von Abwasserproben. Kurz zusammengefasst: Sie muss die Behälter für die Probenentnahme vorbereiten, Messsysteme, Steuer- und Auswertungssoftware bedienen, die Ergebnisse dokumentieren und im Anschluss alle Behältnisse und Hilfsmittel reinigen sowie Chemikalienreste entsorgen. Praktisch bedeutet dies: schwere Zweiliterflaschen mit Abwasserproben schütteln, wenden und mischen. Danach die Proben über einen Trichter in kleinere Messzylinder ausgießen. Der abgesetzte Rest wird untersucht oder „verprobt“, wie es richtig heißt. „Dem korrekten Schütteln und Wenden kommt dabei eine wichtige Rolle zu, denn die Flüssigkeit muss gut homogenisiert sein, damit keine Ablagerungen in der Flasche zurückbleiben“, erläutert Jost, direkte Vorgesetzte der Laborantin.
„In den Beratungsgesprächen schaffen wir Verständnis dafür, was ein Roboter leisten kann.“
TBD hatte die zündende Idee
Der Antrag ihres Arbeitgebers an das Integrationsamt beim KSV Sachsen stellte den Technischen Beratungsdienst (TBD) also vor die Frage: Gibt es ein Hilfsmittel, das bei der korrekten Ausführung dieser Arbeitsschritte unterstützen kann? Die große Herausforderung dabei war, dass diese sehr feinfühlig ausgeführt werden müssen und gleichzeitig aufgrund des Gewichts der gefüllten Behälter eine nicht zu unterschätzende Kraftaufwendung erfordern. „Meistens haben Arbeitgeber schon eine Idee, wenn sie sich an uns wenden, oder nennen einen Anbieter“, weiß Simon, der im Fachbereich Teilhabe am Arbeitsleben, Fachdienst für Inklusionsbetriebe und unterstützende Dienste arbeitet. „Doch hier war eine Standardlösung nicht möglich.“
Die zündende Idee kam schließlich aus dem Arbeitsausschuss der TBD bei der Bundesarbeitsgemeinschaft der Inklusionsämter und Hilfen der Sozialen Entschädigung (BIH). Hier treffen sich technische Beraterinnen und Berater aus ganz Deutschland zweimal pro Jahr in Präsenzsitzungen zum fachlichen Austausch. Die Kollegin aus Sachsen stellte das Problem vor und erfuhr so von den neuen Möglichkeiten, die Cobots mittlerweile bieten – verbunden mit der Empfehlung, sich mit der RWTH Aachen in Verbindung zu setzen.
Herausforderung Bedienbarkeit
Dort trafen die TBD-Fachleute vom KSV bei Carlo Weidemann auf offene Ohren, dessen Projekt im Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik der RWTH Aachen angesiedelt ist. Im konkreten Fall bestand für das dreiköpfige Team der Hochschule die große Herausforderung in der individuellen Steuerung des Greifarms, für die es keine standardisierten Schnittstellen gab. Einfallsreichtum war gefragt. „Wir haben dann einen Joystick von einer Spielekonsole verwendet, den die Laborantin mit dem Daumen bedienen kann“, erzählt Weidemann. Denn nur so lässt sich die Kippbewegung des Greifarms präzise steuern. Zur besseren Bedienbarkeit brachten sie außerdem an der Rückseite zwei Knöpfe an. Mehrmals musste hier im Feintuning nachgebessert werden, damit der Greifarm sämtliche Gefäßgrößen handhaben, die natürliche Schüttelbewegung nachbilden und die exakte Menge der Proben ausgießen kann.
Hohe Sicherheitsanforderungen
Programmieren mussten die Entwickler darüber hinaus nicht nur eine isolierte Bewegung, sondern einen gesamten Arbeitsplatz. Denn der Cobot wird an verschiedenen Tischen eingesetzt, ist also nicht fest verankert. Auch stellten sich die Bedingungen der Arbeitsumgebung vor Ort als räumlich begrenzter heraus als im Aachener Versuchslabor. Das erschwerte die Umsetzung der ohnehin außergewöhnlichen Sicherheitsanforderungen, die das Risiko von Verletzungen auf ein Minimum reduzieren sollen. Der Grund: „Normale Industrieroboter sind durch einen Schutzzaun oder eine Lichtschranke vom Anwender getrennt“, erläutert TBD-Berater Simon. Anders bei einem Cobot, der Hand in Hand mit dem Menschen zusammenarbeitet und dessen Greifarm sich selbstständig bewegt.
Anwender früh einbeziehen
Aufgrund der geografischen Entfernung hatte das Entwicklerteam vor Projektbeginn in einem Videocall mit den Ansprechpartnern und -partnerinnen bei den Leipziger Wasserwerken geklärt, was machbar ist, und erste Ideen entwickelt. „Dann sind wir mit einem beispielhaften Roboter im Gepäck nach Leipzig gefahren und haben uns an einen Tisch gesetzt“, berichtet Projektleiter Weidemann. Denn Voraussetzung für die Programmierung eines individuellen Cobots ist, die Arbeitsprozesse bis ins Detail zu verstehen und sich ein Bild von den Auswirkungen der körperlichen Einschränkungen und von den Wünschen der künftigen Anwender zu machen. Andererseits wollen die Entwickler beim Auftraggeber Verständnis dafür schaffen, was ein Cobot überhaupt leisten kann, und Anwender so früh wie möglich in die Entwicklung mit einbeziehen.
Nachdem eine Machbarkeitsanalyse erstellt, der Auftrag in Arbeitspakete aufgeteilt und die Finanzierung geklärt war, erfolgten mehrere Besuche im Labor. Ergänzend wurden Videos hin- und hergeschickt, um einzelne Arbeitsschritte sowohl in Leipzig als auch in Aachen zu dokumentieren und abzugleichen. Denn auch wenn die Entwickler eine Menge Erfahrung in der Programmierung von Cobots haben, so ist doch jedes Exemplar einzigartig und individuell zugeschnitten auf den Arbeitsplatz, die Aufgaben und die Person, mit der es interagieren soll.
Enger Austausch empfohlen
Insbesondere zwei Erkenntnisse nimmt TBD-Berater Simon aus dieser ersten Cobot-Förderung seines Amts mit: „Es ist hilfreich, wenn die Anwender etwas technikaffin sind. Das sollte vorab geklärt werden.“ Die Laborantin in Leipzig sei sehr aufgeschlossen gewesen, was die Einarbeitung erleichtert habe. Zweitens hält er einen engen Austausch zwischen allen Akteurinnen und Akteuren und sehr detaillierte Darstellungen für zwingend, um keine Zeit durch Extrarunden zu verlieren.
Vom Ergebnis sind alle Beteiligten begeistert. Das IIDEA-Team ist stolz auf seine passgenaue Entwicklungsleistung. Der TBD hat neue Lösungsansätze zur Weiterempfehlung kennengelernt. Und das Wichtigste: Die Laborantin kann ihren Arbeitsplatz behalten. Kollege Cobot sei Dank.
Bildergalerie
Der Container mit Schlamm wird eingespannt, Foto: Rupert Oberhäuser
Die Proben werden in speziellen Flaschen aufbewahrt. Foto: Rupert Oberhäuser
Mit der Hand ist das Umschütten auf Dauer anstrengend. Foto: Rupert Oberhäuser
Der Cobot kann mit einem kleinen Joystick sehr fein gesteuert werden. Foto: Rupert Oberhäuser
Das Bedienterminal erleichtert die Benutzung, Foto: Rupert Oberhäuser
Carlo Weidemann hat das Projekt von Seiten der RWTH Aachen betreut, Foto: Rupert Oberhäuser
An der Aachener Universität wurde der Cobot auf Herz und Nieren getestet, bevor er in den Betrieb ging, Foto: Rupert Oberhäuser
Cobot: Inklusion durch Robotik
Cobot steht für „kollaborative“ oder „kollaborationsfähige Roboter“ (abgeleitet vom englischen Begriff collaborative, auf Deutsch: zusammenarbeitend). Dabei werden in einem Industrieroboter Sensoren verbaut, die eine Interaktion mit der Anwenderin oder dem Anwender ermöglichen. So können hochwertige Arbeitsplätze auf dem ersten Arbeitsmarkt geschaffen werden, die sich an die individuellen Bedürfnisse von Menschen mit Behinderung anpassen. Cobots bedürfen einer speziellen Sicherheitszertifizierung, da sie direkt mit dem Menschen interagieren.
Wichtig für die Förderung
IIDEA: maßgeschneiderte Arbeitsplätze für Menschen mit Behinderung
Das Projekt IIDEA (Inklusion und Integration durch Cobots auf dem ersten Arbeitsmarkt) ist im Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik (IGMR) an der RWTH Aachen angesiedelt und hat sich auf die maßgeschneiderte Entwicklung von Cobots spezialisiert. Es wird noch bis April 2028 vom Bundesministerium für Arbeit und Soziales (BMAS) gefördert. Interessierte Unternehmen können per E-Mail direkt mit dem IIDEA-Team Kontakt aufnehmen und sich beraten lassen.
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