Część 2: Roboty współpracujące

Roboty przemysłowe mają liczne zalety. Wiele z nich pokrywa się z tymi wcześniej wymienionymi, które mogą zachęcać do wdrożenia pojazdów AGV. Warto do nich dodać to, że w przeciwieństwie do pracowników, ani roboty przemysłowe, ani wózki samojezdne, nie potrzebują przerw w pracy lub urlopów, dzięki czemu znacząco poprawiają wydajność produkcji.

Dodatkową zaletą robotów przemysłowych, w porównaniu do pojazdów AGV, jest rozbudowana funkcjonalność. Przeważnie zastępują one personel zakładów przemysłowych w wykonywaniu czynności z różnych powodów trudnych.

Zazwyczaj są to zadania męczące, na przykład wymagające podnoszenia ciężarów, przebywania przez dłuższy czas w niewygodnej pozycji albo powtarzalne, jak w czasie pakowania i montażu, czynności nieprzyjemne, na przykład z powodu kontaktu z chemikaliami, jak podczas malowania, sklejania czy lakierowania i niebezpieczne, jak cięcie, szlifowanie albo spawanie.

Dzięki temu roboty bezsprzecznie poprawiają bezpieczeństwo pracowników. Z drugiej jednak strony z powodu dużych rozmiarów, wagi, szybkości ruchu i faktu, że poruszają się na dużej przestrzeni wykraczającej poza ich podstawę, równocześnie stanowią zagrożenie dla osób znajdujących się w ich bezpośrednim sąsiedztwie.

LUDZIE I ROBOTY

Dlatego roboty przemysłowe pracują na wydzielonych stanowiskach, które oddziela się od reszty zakładu ogrodzeniem z drzwiami lub kurtyną świetlną. Te pierwsze są mniej wygodne, ponieważ trzeba je otwierać i zamykać.

Ponadto, jak w przypadku wszystkich mechanicznych rozwiązań, należy liczyć się z ryzykiem ich zużycia się lub zablokowania. Z kolei przekroczenie kurtyny nie wymaga dodatkowych czynności, dzięki czemu jest szybsze. Nie ma w niej też części ruchomych, podatnych na uszkodzenie albo zużywających się.

Dzięki odgrodzeniu personelu zakładu od stanowisk zrobotyzowanych ludzie i maszyny koegzystują, wykonując swoje zadania jednocześnie, lecz w różnych przestrzeniach. Po przekroczeniu dzielącej je bariery robot zostaje automatycznie odłączony od zasilania.

Zabezpieczenie takie jest potrzebne, człowiek bowiem z różnych przyczyn musi się czasem znaleźć w zasięgu robota. Przykładami takich sytuacji są: jego programowanie, interweniowanie w razie jakichkolwiek problemów, konserwacje oraz naprawy. W takim przypadku robot i pracownik wykonują swoje zadania w tej samej przestrzeni, jednak nie dzieje się to w tym samym czasie.

ROBOTY WSPÓŁPRACUJĄCE

Różne modele pracy ludzi i robotów przemysłowych

Dopóki roboty przemysłowe były postrzegane wyłącznie jako zagrożenie dla pracowników, możliwe były tylko dwa wcześniej opisane modele ich współistnienia w obrębie zakładu. To się jednak w ciągu kilku ostatnich lat zmieniło dzięki pojawieniu się nowego typu maszyn - robotów współpracujących (collaborative robots, corobots, cobots).

Ich znakami rozpoznawczymi są m.in.: kompaktowa budowa, lekka konstrukcja, zaokrąglone krawędzie, miękko wykończone powierzchnie, ukryte okablowanie i inne oprzyrządowanie. Ponadto inaczej, niż "zwyczajne" roboty przemysłowe, reagują one na zderzenie z innymi obiektami.

Dzięki implementacji funkcji szybkiego hamowania oraz algorytmów detekcji kolizji w kontrolerze i serwonapędom o małej inercji natychmiast się zatrzymują. Wszystkie powyższe cechy sprawiają, że ludzie wraz z robotami zbudowanymi w ten sposób mogą bezpiecznie, o ile zostaną spełnione dodatkowe warunki, o których piszemy w dalszej części tego artykułu, pracować na jednym stanowisku równocześnie, czyli w tym samym miejscu i w tym samym czasie (tabela 1).

Można tutaj wyróżnić dwa modele współistnienia ludzi i bezpiecznych robotów. W pierwszym operator i maszyna współpracują, dzieląc się obowiązkami w ramach jednego zadania, w drugim zaś wykonują oddzielne czynności, znajdując się jednak w swoim bezpośrednim sąsiedztwie.

JAKIE SĄ ZALETY WSPÓŁPRACY?

Takie połączenie jest korzystne, ponieważ gdy personel zakładu współpracuje z robotami, najlepsze cechy ludzi oraz maszyn mogą się wzajemnie dopełniać. Jeżeli chodzi o te drugie, to bardzo dobrze sprawdzają się w wykonywaniu przede wszystkim czynności powtarzalnych i zadań wymagających dużej precyzji albo użycia dużej siły.

Mocną stroną ludzi w porównaniu z robotami są natomiast ich zdolności poznawcze, dzięki którym rozumieją oni zachodzące w ich otoczeniu zmiany oraz są w stanie odpowiednio na nie zareagować i się do nich przystosować.

Z kolei dzięki kreatywności potrafimy podejmować decyzje i rozwiązywać problemy. Jeżeli na przykład w trakcie montażu jakiś element zablokuje się w podajniku, człowiek intuicyjnie będzie wiedział, co należy zrobić, aby móc kontynuować pracę, zaś robot przerwie ją, jedynie ewentualnie sygnalizując problem.

Współpraca ludzi z robotami przy wykonywaniu tego samego zadania pozwala też stopniować poziomy zaangażowania pracownika i maszyny. Dzięki temu można tylko częściowo zautomatyzować zadania, których kompletna robotyzacja jest nieopłacalna albo zbyt skomplikowana.

Aby robot pracujący z człowiekiem w ramach jednego stanowiska nie wyrządził mu krzywdy, projektując go, a później organizując miejsce ich współpracy, trzeba przestrzegać określonych reguł. Zostały one zebrane w kilku standardach.

Najnowszym dokumentem, który został przygotowany z myślą o konstruktorach robotów współpracujących oraz integratorach stanowisk z maszynami tego typu jest specyfikacja techniczna ISO/TS 15066. Opracowanie to, nad którym prace trwały od 2010 roku, zostało opublikowane w 2016 roku.

GDZIE SZUKAĆ INFORMACJI?

Zalecenia ISO/TS 15066 powinny być przestrzegane w połączeniu z tymi, które zawarto w dokumentach ISO 10218-1 oraz ISO 10218-2 z 2011 roku, opisujących wymogi bezpieczeństwa dla robotów przemysłowych. Część pierwsza ISO 10218 dotyczy zestawu robot i kontroler, zaś druga systemu robota, czyli poza maszyną także jej końcówki roboczej i obiektu jej działania, który, w zależności od aplikacji, na przykład podnosi, tnie albo spawa.

W dokumentach ISO 10218 i ISO/TS 15066 znaleźć możemy m.in. definicje najważniejszych pojęć. Na przykład współpraca to stan, w którym specjalnie zaprojektowany system robota i operator działają w ramach wspólnej przestrzeni roboczej. Robot współpracujący to z kolei maszyna przeznaczona do bezpośredniej interakcji z człowiekiem w określonym, wspólnym obszarze roboczym.

System robota współpracującego to system, w którym człowiek z robotem zajmują tę samą przestrzeń, w tym samym czasie, zaś system ten działa w trybie automatycznym. Wspólna przestrzeń robocza to natomiast fragment chronionej przestrzeni, w której robot i człowiek wykonują zadania jednocześnie.

Warto dodać, że poza miejscem i czasem realizacji, to zadanie, jakie robot wykonuje, decyduje o tym, czy można go zaliczyć do robotów współpracujących, bezpiecznych dla współpracowników, a nie sama maszyna jako taka. Na przykład jeżeli robot, w konstrukcji którego zastosowano specjalne rozwiązania, dzięki którym nie zagraża on operatorowi, będzie się na danym stanowisku posługiwał nożem albo innym niebezpiecznym narzędziem, powinien zostać mimo wszystko odseparowany od ludzi.