Współpraca ludzi z robotami wymaga szczególnej uwagi w kwestiach bezpieczeństwa

Ze względów bezpieczeństwa ludzie i roboty przez całe lata współpracowali na odgrodzonych od siebie przestrzeniach roboczych. Dokonujące się obecnie zmiany demograficzne prowadzące do starzenia się siły roboczej oraz wzrastające potrzeby w stosunku do wydajności produkcji dały impuls do prac nad zwiększeniem potencjału współpracy ludzi z robotami. Kiedy jednak człowiek i robot dzielą wspólną przestrzeń roboczą, niezwykle istotna staje się kwestia bezpieczeństwa. W praktyce oznacza to konieczność indywidualnego przeanalizowania każdej aplikacji pod kątem bezpieczeństwa.

Posłuchaj
00:00

Aplikacje z udziałem robotów współpracujących stawiają nowe wyzwania związane z bezpieczeństwem. Istotna różnica między "klasycznymi" aplikacjami wykorzystującymi roboty przemysłowe, realizowanymi na wygrodzonych stanowiskach, a aplikacjami z udziałem robotów współpracujących polega na tym, że realnym zagrożeniem stają się kolizje między maszyną i człowiekiem.

Nie mogą one jednak prowadzić do powstawania żadnych obrażeń. Warunkiem bezurazowej współpracy jest z jednej strony wyposażenie robota w bardziej niezawodne mechanizmy sterowania i inteligentne, dynamiczne czujniki, dzięki którym robot czuje, kiedy dojdzie do kolizji. Z drugiej strony konieczne jest opracowanie na gruncie normatywnym wiarygodnych standardów bezpieczeństwa.

Centralną rolę odgrywa tu opublikowana na początku tego roku specyfikacja techniczna ISO/TS 15066 "Robots and Robotic Devices - Collaborative industrial robots" (Roboty i urządzenia dla robotyki - Przemysłowe roboty współpracujące), która umożliwia wdrożenie bezpiecznej aplikacji HRC po przeprowadzeniu odpowiedniej walidacji.

Opisano w niej szczegółowo cztery rodzaje współpracy jako zasady ochrony:

  • kontrolowane zatrzymanie ze względów bezpieczeństwa,
  • prowadzenie ręczne,
  • kontrola prędkości i odległości separacji,
  • ograniczenie mocy i siły.

Przy wdrażaniu aplikacji HRC, integrator systemu może zastosować jeden lub więcej "rodzajów współpracy". Wspomniana specyfikacja techniczna jest pierwszą normą, która w Załączniku A podaje szczegółowe informacje dotyczące progów bólu dla różnych obszarów ciała. Wartości te stanowią podstawę do wdrażania aplikacji wykorzystujących "ograniczenie mocy i siły".

Jak pokazuje praktyka, aplikację wykorzystującą współpracę między człowiekiem a robotem można często oprzeć - zgodnie ze specyfikacją ISO/TS 15066 - na połączeniu metod "kontroli prędkości i odległości separacji" oraz "ograniczeniu mocy i siły".

Istnieją jednak także takie aplikacje z wykorzystaniem robotów, które nadal nie są w stanie funkcjonować bez wygrodzeń zabezpieczających. Może to wynikać np. z użycia ostro zakończonych lub zawierających ostre krawędzie narzędzi lub obrabianych przedmiotów, a także z konieczności zastosowania w procesie znacznych sił i prędkości.

W załączniku do specyfikacji technicznej ISO/TS 15066 zdefiniowano model obszarów ciała w celu ułatwienia procesu projektowania i integracji. W modelu tym dla każdej części ciała (np. głowy, dłoni, ramienia czy nogi) podano odpowiednie wartości graniczne dla kolizji. Aby zachować zgodność z normą, aplikacja nie może przekraczać tych granic w interakcji człowieka z robotem. Wartości te wykorzystywane są w praktyce do walidacji bezpieczeństwa aplikacji wykorzystujących roboty współpracujące.

Firma Pilz jako członek międzynarodowego zespołu normalizacyjnego aktywnie współpracowała z producentami robotów, integratorami systemów oraz przedsiębiorstwami z branży automatyzacji w pracach nad przełomową normą dotyczącą współpracy między człowiekiem a maszyną w środowisku przemysłowym.

Zaprojektowała także urządzenie PROBms służące do pomiaru sił i prędkości kolizji, które przeszło już pozytywnie testy w branży samochodowej. Dzięki wykorzystaniu sprężyn i odpowiednich czujników możliwe jest dokładne zarejestrowanie sił działających podczas kolizji z robotem, przeanalizowanie ich przy użyciu oprogramowania i porównanie z wytycznymi określonymi w ISO/TS 15066.

PROBms można zastosować do wszystkich aplikacji, w których ludzie i roboty współpracują na tym samym obszarze roboczym, zgodnie ze specyfikacją techniczną ISO/TS 15066. Obejmuje to aplikacje typu pick&place, na przykład w przemyśle motoryzacyjnym i elektronicznym.

Kompletny system PROBms zawiera niezbędne folie wskazujące wartość ciśnienia, dziewięć sprężyn o różnych wartościach stałej siły, w celu odtworzenia różnych obszarów ciała oraz oprogramowanie służące do obsługi urządzenia pomiarowego i rejestracji pomiarów.

CZUJNIKI BEZPIECZEŃSTWA DLA ROBOTÓW

Kluczową rolę w technicznej realizacji aplikacji z wykorzystaniem robotów odgrywają czujniki bezpieczeństwa: aby spełnić wszystkie wymagania dotyczące bezpieczeństwa konieczne jest zastosowanie całego ich zestawu.

Jeśli zaangażowanie człowieka w proces produkcyjny nie jest zasadniczo konieczne lub jest niepożądane, maszyny i urządzenia stanowiące potencjalne źródło zagrożenia dla człowieka odgradzane są od otoczenia mechanicznymi elementami zabezpieczającymi.

Wejście do stref pracy robotów niezbędne jest z zasady tylko w celach serwisowych. Dostęp odbywa się przez drzwi bezpieczeństwa, które muszą być zabezpieczone specjalnymi czujnikami, wykrywającymi otwarcie drzwi bezpieczeństwa i wysyłającymi sygnał nakazujący zatrzymanie maszyny, umożliwiając bezpieczną jej obsługę.

DYNAMICZNA OCHRONA STREFY BEZPIECZEŃSTWA

W przypadku współpracy między człowiekiem a robotem obsługującym większe ładunki, przedstawione wyżej koncepcje zapewnienia bezpieczeństwa stają się niewystarczające. Konieczne jest np. rozróżnienie, czy człowiek znajduje się w promieniu występowania niebezpiecznych ruchów (strefa ostrzegania), czy też wkroczył już do strefy o zwiększonych wymogach bezpieczeństwa (strefa bezpieczeństwa).

W idealnym przypadku strefy te powinno dać się regulować w sposób dynamiczny, na przykład wytyczając je na podstawie zakresu ruchu maszyny lub robota objętej monitoringiem bezpieczeństwa. Dzięki temu możliwe jest zorganizowanie w takim środowisku współpracy między człowiekiem a robotem, dla której statyczne mechanizmy zabezpieczające są niewystarczające.

Nowe, oparte na zastosowaniu kamer rozwiązania umożliwiają bezpieczne monitorowanie pól i stref bezpieczeństwa w przestrzeni wielowymiarowej - w ten sposób działa np. system kamer 3D SafetyEYE firmy Pilz do monitorowania stref niebezpiecznych. Dzięki możliwości działania w 3 wymiarach takie systemy czujników otwierają nowe możliwości projektowania aplikacji. Co więcej, na poszczególnych etapach procesu można od nowa definiować ustawienia stref bezpieczeństwa.

Dalszy rozwój w tym obszarze uwarunkowany jest potrzebami przyszłych aplikacji: połączenie bezpiecznego robota z systemem kamer bezpieczeństwa 3D oraz wzmożoną komunikacją może pozwolić na scalenie i optymalizację ściśle od siebie oddzielonych etapów procesu.

Bezpieczny robot zna swoje bezpieczne położenie, swoją bezpieczną prędkość i swój bezpieczny kierunek ruchu, a system kamer bezpieczeństwa zna położenie obiektów (ludzi) w zasięgu pracy robota. Zamiast bezwzględnego unieruchamiania maszyn system będzie mógł w przyszłości reagować bardziej elastycznie, unikając niepotrzebnych przestojów, a tym samym prowadzić do wzrostu wydajności procesów produkcyjnych.

Dotychczas nie udało się stworzyć uniwersalnego robota ani systemu czujników, który zapewniałby bezpieczeństwo we wszystkich możliwych do przewidzenia aplikacjach. Wymogi w zakresie bezpieczeństwa są zawsze uzależnione od danej aplikacji.

Do stworzenia bezpiecznego środowiska pracy robota konieczne jest całościowe uwzględnienie robota, narzędzia i obrabianego przedmiotu oraz innych maszyn wykorzystywanych w procesie, np. urządzeń do przeładunku materiałów. Oznacza to w praktyce, że każda aplikacja wymaga indywidualnej oceny pod kątem bezpieczeństwa.

Pilz

Więcej na www.pilz.pl
Zobacz więcej w kategorii: Prezentacje firmowe
Silniki i napędy
EFI i ETC - nowoczesne silniki dla maszyn terenowych
Obudowy, złącza, komponenty
Efektywność przepływu powietrza i chłodzenia w obudowach - akcesoria firmy nVent Schroff: AirBender Inlay oraz Air Inlet Card
Obudowy, złącza, komponenty
Modułowe systemy igus: gdy liczy się elastyczność
Roboty
Rozwój robotyzacji w zastosowaniach heavy-duty - precyzja przy dużych obciążeniach
Silniki i napędy
eLion - kompleksowe rozwiązania elektryczne dla maszyn mobilnych
Pomiary
Najprostszy sposób regulacji temperatury: 2TCR1 firmy akYtec
Zobacz więcej z tagiem: Roboty
Prezentacje firmowe
Rozwój robotyzacji w zastosowaniach heavy-duty - precyzja przy dużych obciążeniach
Gospodarka
Robot-surogatka: technologiczna rewolucja czy etyczna bomba?
Gospodarka
Infineon rozwija roboty humanoidalne, wykorzystując technologię firmy Nvidia

Szafa wydawcza JotKEl

Nowoczesny przemysł stanowi szczególne wyzwanie dla gospodarki magazynowej. Duże znaczenie ma zwłaszcza pozyskanie informacji zwrotnej o aktualnym stanie zasobów, co umożliwia optymalizację dostaw. Dobrze zorganizowana gospodarka magazynowa zapewnia ciągłość produkcji, a to bezpośrednio wpływa na redukcję kosztów postojów. Wychodząc naprzeciw tym wymaganiom i bazując na prawie 50-letnim doświadczeniu, firma JotKEl stworzyła system automatycznych mebli wydawczych.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów