Simulating Human-Robot Collaboration : - An example from cab assembly

This is a master thesis report conducted at the Department of Production Engineering at KTH. The master thesis is a part of the ToMM (Collaborative Team of Man and Machine) project which involves Swerea IVF, Volvo Cars, Volvo Group, Scania and Linköping University. This report address Case 3 of the ToMM project and was conducted at the Volvo GTO plant in Umeå. The aim of the master thesis was to simulate a Human-Robot Collaboration (HRC) process for the mounting of a cockpit in a Volvo FH truck cab. This was done using the simulation software IPS/IMMA developed by Fraunhofer Chalmers Center. The result of the simulations is a video showing how a collaborative cell may be designed. A possible robot safety system is also presented.Because of how the assembly is carried out the assembly station cannot fully adhere to the requirements of ISO 10218 - Safety Requirements for Industrial Robots. A risk assessment was made for each stage of the assembly and the station has been designed to as far as possible follow the standard ISO 10218 in order to minimize risks. In addition to the simulation this report contains a literature review of available and for the thesis relevant literature on Human -Robot Collaboration and a brief review of Standard ISO 10218. The conclusion of the thesis is that if a HRC solution would be implemented employees could be reduced from two to one and total man time from 4 minutes 13 seconds to 2 minutes 20 seconds. The labour cost of cockpit assembly would then be reduced by 1500000 SEK annually. This is based on an annual production of 50 000 cabs.Det här är en rapport om ett examensarbete utförd på institutionen för Industriell Produktion på KTH. Syftet med examensarbetet var att simulera “Human-Robot Collaboration” (HRC) för montering av instrumentbräda i en Volvo FH lastbilshytt. Simuleringarna gjordes i mjukvaran IPS/IMMA framtaget av Fraunhofer Chalmers Center. Resultatet från simuleringarna är en video som visar hur en Human-Robot Collaboration cell kan utformas. Examensarbetet utfördes vid Volvo GTO Plant in Umeå. Examensarbetet är en del av projektet ToMM - Collaborative Team of Machine and Man som utförs inom ramen för forskningsprogrammet Fordonsstrategisk Forskning och Innovation (FFI). Projektet utförs av Swerea IVF, Volvo Cars, Volvo Group, Scania och Linköpings universitet och detta examensarbete är Case 3 i ToMM-projektet. På grund av hur monteringen utförs uppfyller monteringsstationen inte de krav som ställs av ISO 10218 - Säkerhetskrav för Industrirobotar. En riskbedömning är gjord för varje moment som ingår i monteringen och monteringsstationen har utformats för att i så stor omfattning som möjligt följa standard ISO 10218 för att minimera risker. Ergonomisk data från simuleringen finns tillgänglig men redovisas inte i denna rapport. Utöver simuleringen innehåller examensarbetet en litteraturstudie över tillgänglig och för examensarbetet relevant litteratur inom Human-Robot Collaboration och en kort genomgång av standard ISO 10218. Slutsatsen är att om en HRC-lösning skulle implementeras kan antalet medarbetare minskas från två till en och den totala mantiden för monteringen minskas från 4 minuter 13 sekunder till 2 minuter 20 sekunder. Kostnaden för montering av instrumentpanelen skulle därmed minskas med 1 500 000 kronor årligen. Detta baseras på en årlig produktion om 50 000 hytter per år