IFA Report 2/2022: Bestimmung biomechanischer Korridore zur Bewertung von mechanischen Gefährdungen und Ableitung von Steifigkeitsparametern für zukünftige Messmittel

Das Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung (IFF) führte von 2015 bis 2019 im Auftrag der Berufsgenossenschaft Holz und Metall (BGHM) und mit Forschungsmitteln der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) mehrere Probandenstudien durch. In diesen Studien wurden die Reaktionen von über 100 Personen auf Stoß- und Klemmbelastungen, die mit einem Pendel und einem Algometer ausgeübt wurden, untersucht. Mit den Daten aus den Studien konnten Druck- und Kraftgrenzwerte für quasistatische und transiente Mensch-Roboter-Kontakte für alle 29 in der ISO/TS 15066 aufgeführten Körperteile berechnet werden. Neben den biomechanischen Grenzwerten war es für eine korrekte Beurteilung erforderlich, neue Steifigkeitsparameter zu bestimmen, die auf denselben Daten basieren.

Die in Zusammenarbeit zwischen Fraunhofer IFF und dem Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) umgesetzte Studie umfasste die folgenden Arbeitspakete:

• Entwicklung von biomechanischen Korridoren, die die natürliche biomechanische Reaktion der in ISO/TS 15066 aufgeführten Körperstellen beschreiben,
• Integration eines statistischen Modells, das die Kurven der Korridore mit bestimmten Perzentilen in Beziehung setzt,
• Entwicklung einer abschnittsweisen linearen Approximation an die Referenzkurven der Korridore zur Ableitung von Steifigkeitsparametern für zukünftige Messgeräte,
• Clusterung der Steifigkeitsparameter, um deren Anzahl zu reduzieren.

Das Ziel war, aus den Daten von Probandenstudien bio¬mechanische Reaktionskorridore zu entwickeln und aus diesen Korridoren Steifigkeitsparameter für künftige Kraft-Druck-Messgeräte abzuleiten, mit denen Cobots im Hinblick auf biomechanische Grenzwerte getestet werden können.