beRobox Paltz und Sonair ADAR One – 3D-Ultraschall für dynamische Robotersicherheit

beRobox hat für seine Palettier-Lösung Paltz den weltweit ersten sicherheitszertifizierten 3D-Ultraschallsensor ADAR One von Sonair integriert. Der Sensor ermöglicht eine Echtzeit-Überwachung der Roboterarbeitszonen, erzeugt dynamische Sicherheitszonen rund um den Roboterarm und reduziert Stillstandzeiten, selbst unter schwierigen Umgebungsbedingungen wie Transparenz, starker Beleuchtung oder Staub. Die nachfolgende Darstellung fasst ausschließlich die in den Quellen angegebenen technischen Fakten, Zertifizierungen und Anwendungsdetails zusammen.

Sensorparameter und MEMS-basierte Ultraschall-Technologie

Der ADAR One basiert auf piezoelektrischen mikromechanischen Ultraschallwandlern (PMUT) in MEMS-Bauweise und nutzt digitales Beamforming im Frequenzbereich von 65 kHz bis 85 kHz. Die wichtigsten Kennzahlen sind:

• Erfassungsfeld (Field of View): 180° × 180° – halbkugelförmige 3D-Volumenerfassung ohne bewegliche Teile (2026, Quelle S1).
• Maximale Reichweite: bis zu 4 m für Objekterkennung; Sicherheitsüberwachung bis zu 3 m für den Torso und 2,5 m für die Beine (2026, Quelle S1).
• Gewicht & Abmessungen: 200 g, 104 × 54 × 25 mm – flache Bauform für werkzeugnahe Montage am Roboterarm (2026, Quelle S1).
• Ultraschall-Betriebsfrequenz: 65 – 85 kHz (2026, Quelle S2).

Durch das digitale Beamforming kann das System den Raum volumetrisch erfassen, ohne von Licht, Staub oder Reflexionen beeinflusst zu werden. Die leichte Bauweise erlaubt die Direktmontage am Roboterarm, beispielsweise am Universal-Robots-Modell UR20, ohne nennenswerte Zusatzlast.

Normative Sicherheitsbasis und Zertifizierungspfad

Die funktionale Sicherheit des ADAR One wurde nach den internationalen Standards SIL 2 (IEC 61508) und PL d (EN ISO 13849-1) von der unabhängigen Prüfstelle exida zertifiziert. Die Prüfung orientierte sich an den Grundsätzen der IEC 61496 für berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen (BWS) und wurde auf die luftgekoppelte Ultraschalltechnik adaptiert.

• Sicherheitsintegrität: SIL 2 / PL d (Kategorie 3), geprüft und baumusterzertifiziert durch exida (2026, Quelle S2).
• Reaktionszeit: mindestens 112 ms für die OSSD-Abschaltung (2026, Quelle S2).

Die Zertifizierung belegt, dass der Sensor die geforderten Sicherheitsfunktionen für industrielle Robotikanwendungen erfüllt und damit als verlässliche Komponente in sicherheitsrelevanten Systemen eingesetzt werden kann.

Dynamisches Zonenmanagement für höhere Durchsatzrate

Das System 3D Dynamic Safety von beRobox nutzt die Echtzeit-Daten des ADAR One, um bis zu 128 vordefinierte Zonen-Presets zu verwalten. Jeder Preset kann drei simultan überwachte Sicherheitszonen bereitstellen, die synchron zur Kinematik des Roboterarms umgeschaltet werden.

• Konfigurierbare Zonensätze: 128 Presets, umschaltbar über sichere digitale Eingänge je nach Armposition (2026, Quelle S2).
• Simultan überwachte Sicherheitszonen: 3 Zonen pro Preset, ermöglichen abgestufte Verlangsamung und selektiven Stopp je nach Annäherung (2026, Quelle S2).
• Durchsatzvorteil: Eliminierung von Blindzonen unter- und oberhalb horizontaler Laserscanner-Ebenen reduziert Taktzeitverluste durch unnötige Not-Stopps.

Durch das dynamische Anpassen der Schutzzonen kann eine Palettenstation belegt werden, während die andere Station weiterhin arbeitet – ein konkreter Mechanismus, der Stillstandzeiten erheblich verringert.

Praxisbeispiel: beRobox Paltz mit ADAR One

Auf der Pack Expo International 2026 in Chicago stellte beRobox das Sicherheitsmodul 3D Dynamic Safety vor. Der ADAR One wurde direkt am Roboterarm montiert, sodass die dreidimensionale Schutzzone mit dem Arm “mitbewegt” und sich kontinuierlich an die aktuelle Position anpasst. Nach Aussagen von David Demers, CEO von beRobox, ging es nicht nur um den Einsatz eines neuen Sensortyps, sondern um die Entwicklung eines Sicherheitskonzepts, das optimal zu den Produktionsabläufen passt.

Während des Palettierens kann ein Bediener an einer Station die Palette sicher wechseln, während der Roboter an einer zweiten Station weiterarbeitet. Das System erkennt die Anwesenheit von Personen im geschützten Bereich und verhindert einen unbeabsichtigten Wiederanlauf, solange Personen im Erfassungsvolumen bleiben.

Knut Sandven, CEO von Sonair, betont, dass die Ultraschall-Technologie unabhängig von Beleuchtung arbeitet und damit unter verschiedensten Produktionsbedingungen zuverlässige Wahrnehmung bietet. Die Integration in beRobox-Paltz demonstriert, dass Menschen und Roboter auf engstem Raum sicher nebeneinander arbeiten können, ohne die Produktion unnötig zu unterbrechen.

Herausforderungen und Grenzen der Ultraschall-Erkennung

Obwohl Ultraschall in vielen Situationen gegenüber optischen Systemen Vorteile bietet, gibt es laut den bereitgestellten Gegenargumenten (counterpoints) spezifische Einschränkungen:

• Akustische Absorption: Stark schallabsorbierende Materialien wie bestimmte Textilien oder extreme Luftströmungen können das Reflexionssignal dämpfen. Dies erfordert konservativere Schutzzonenabstände.
• Latenz versus Robotergeschwindigkeit: Die Mindestreaktionszeit von 112 ms muss bei der Berechnung des Sicherheitsabstands gemäß ISO 13855 exakt berücksichtigt werden, um ausreichende Bremswege sicherzustellen.

Durch die genannten Punkte wird deutlich, dass die Planung von Sicherheitszonen nicht nur die Sensortechnik, sondern auch die spezifischen Umgebungsbedingungen und die Robotergeschwindigkeit einbeziehen muss.

FAQs zur 3D-Ultraschall-Sicherheit

• Wie unterscheidet sich ADAD One von herkömmlichen 2D-Sicherheitslaserscannern? 2D-Laserscanner überwachen nur eine ebene Schnittfläche knapp über dem Boden und erzeugen tote Winkel bei überhängenden Lasten oder gebückten Personen. ADAR One erfasst eine komplette 180° × 180°-Halbkugel volumetrisch und erkennt Hindernisse jeder Höhe.
• Stören sich mehrere Sensoren in einer Fertigungshalle gegenseitig? Durch digitales Beamforming und Signalcodierung im Frequenzbereich von 65 – 85 kHz werden Übersprecheffekte (Crosstalk) verhindert, sodass benachbarte Palettier- und Förderstrecken parallel betrieben werden können.
• Welche Schnittstellen stellt der Sensor für Steuerung und Visualisierung bereit? Der ADAR One verfügt über sichere OSSD-Schaltausgänge für die direkte Sicherheitsabschaltung und über eine Ethernet-Schnittstelle, die 3D-Punktwolkendaten (unterstützt ROS-2) für Visualisierungs- und Diagnoseaufgaben liefert.

Fazit

Die Kombination aus dem MEMS-basierten 3D-Ultraschallsensor ADAR One und dem dynamischen Zonenmanagement von beRobox macht den Palettier-Roboter Paltz zu einer Lösung, die Sicherheit und Durchsatz gleichzeitig optimiert. Die nachweisliche Zertifizierung nach SIL 2 und PL d, die schnelle Reaktionszeit von 112 ms und die Möglichkeit, 128 konfigurierbare Zonen-Presets zu nutzen, ermöglichen den betrieblichen Einsatz unter verschiedensten Produktionsbedingungen. Trotz bestehender technischer Grenzen, etwa durch schallabsorbierende Materialien oder notwendige Sicherheitsabstände, liefert die Technologie konkrete, messbare Vorteile – insbesondere die Reduktion von Stillstandzeiten und die Möglichkeit, Menschen sicher in unmittelbarer Nähe beweglicher Roboter arbeiten zu lassen. Die in den Quellen genannten technischen Daten, Zertifizierungen und Praxisbeispiele belegen, dass “3D Dynamic Safety” einen bedeutenden Schritt hin zu flexibleren, sichereren und produktiveren Fertigungszellen darstellt.