Autonomiczne roboty mobilne
Obok wózków samojezdnych AGV (Automated Guided Vehicle), autonomiczne roboty mobilne AMR (Autonomous Mobile Robots) zalicza się do rozwiązań z kategorii intralogistyki mobilnej. AMR i AGV łączy to, że bez udziału człowieka przenoszą materiały z jednego miejsca na drugie. Na tym jednak podobieństwa się kończą. AGV bowiem przemieszczają się po z góry ustalonych trasach, zaś AMR poruszają się po ścieżkach, które planują autonomicznie i są w stanie je na bieżąco zmieniać, wybierając trasę w danych warunkach otoczenia najlepszą do wykonania zadania.
Autonomiczność robotom mobilnym zapewnia połączenie najnowszych technologii pomiarowych, obliczeniowych i analitycznych. Czujniki, w które zwykle wyposaża się AMR, to: skanery laserowe, kamery 3D, żyroskopy, akcelerometry, enkodery montowane w kołach, sensory temperatury, magnetometry i czujniki środowiskowe. Implementuje się w nich też różne algorytmy nawigacji, rozpoznawania i omijania obiektów.
Czujniki i techniki orientacji w przestrzeni i detekcji przeszkód są niezbędne nie tylko do realizacji zadania transportu ładunku z miejsca jego załadunku do celu. Stanowią również warunek tego, by roboty mobilne w dynamicznie zmieniających się warunkach hali fabrycznej nie stanowiły zagrożenia dla pracowników, których mogą napotkać na swojej drodze.
Bezpieczeństwo AMR
Czujniki, przede wszystkim skanery laserowe i kamery, monitorują otoczenie AMR. Na podstawie danych przez nie pozyskiwanych, które są przekazywane do algorytmów rozpoznawania obiektów i sterowania ruchem, robot może w czasie rzeczywistym zdecydować np. o zmniejszeniu prędkości, zatrzymaniu się albo zmianie trasy, w celu ominięcia przeszkód, ludzi lub elementów wyposażenia. Najbardziej zaawansowane AMR dynamicznie zmieniają trasę, którą się poruszają, by znaleźć drogę optymalną pod kątem wykonywanego zadania, a równocześnie o najmniejszym ryzyku uderzenia w jakiś obiekt.
Generalnie im szybciej porusza się AMR, tym większe jest zaprogramowane pole ostrzegawcze, w którym po wykryciu przeszkody robot zwolni, a także pole ochronne, w którym zatrzyma się, jeżeli wewnątrz znajdzie się jakiś obiekt. Z drugiej strony korzystne jest, by obszary te były możliwie najmniejsze, ponieważ unika się wtedy przestojów spowodowanych fałszywymi alarmami. Rozmiary pól dobiera się, biorąc pod uwagę wiele różnych czynników, takich jak: zatłoczenie w otoczeniu, ładowność robota, która przy danej prędkości wpływa na jego bezwładność, oraz warunki podłoża, głównie jego chropowatość i nachylenie.
Aleksander Szepietowski
igus
Jakie rozwiązania oferują Państwo w zakresie bezpieczeństwa robotów przemysłowych i systemów intralogistycznych?
Oferujemy roboty współpracujące, akcesoria przeznaczone do cobotów, takie jak chwytaki certyfikowane do pracy z człowiekiem, a także elementy safety – np. kurtyny świetlne, laserowe skanery, czujniki i systemy wizyjne. Jedną z ciekawszych funkcji bezpieczeństwa, jakie można zastosować w proponowanych przez nas robotach, jest opcja przewidywania potencjalnej kolizji przez wykrywanie obecności np. ręki człowieka w odległości nawet kilkunastu centymetrów od ramienia robota. W takiej sytuacji ramię, na którym znajduje się odpowiedni czujnik, zatrzymuje się, po czym robot sam wznawia pracę, jeśli do kolizji nie doszło, a jeśli kolizja nastąpiła, wówczas robot dzięki tej funkcji zdąży co najmniej znacznie zmniejszyć swoją prędkość. Inną technologią, na jaką warto zwrócić uwagę, jest i-Sense, służący do monitorowania stanu systemów prowadzenia energii od igus. To najprostszy i najszybszy sposób przekształcenia wielu części igus w samomonitorujące się inteligentne produkty z tworzyw sztucznych. Podłączając czujniki, operatorzy mogą mierzyć siły podczas pracy. Jeśli przekroczą one wcześniej zdefiniowane limity (np. nagłe skoki spowodowane zablokowaniem lub zerwaniem prowadnika), system generuje alarm lub przynajmniej powiadomienie. Informacje te stanowią podstawę do podjęcia kolejnych kroków, konserwacji lub wyłączenia. W razie potrzeby wartości wykraczające poza zdefiniowane limity mogą spowodować natychmiastowe wyłączenie systemu, aby uniknąć niebezpiecznych awarii.
Które z Państwa produktów lub technologii są obecnie najczęściej wybierane przez klientów z sektora przemysłowego?
W obszarze robotyki największym zainteresowaniem cieszą się roboty kartezjańskie. Są przystępne cenowo, wysoce konfigurowalne, łatwe w programowaniu, a dzięki zastosowaniu technologii drylin nadają się do pracy w trudnych warunkach, takich jak środowisko zanieczyszczeń, wilgoci, pyłu – np. drzewnego. Nie wymagają stosowania smarów, można je wykorzystywać m.in. do produkcji żywności i wyrobów medycznych. Roboty kartezjańskie stanowią też świetny przykład aplikacji naszych najpopularniejszych produktów wykraczających poza samą robotykę: łożysk ślizgowych i systemów prowadzenia energii – przewodów i ich prowadników.
Jakie kluczowe trendy w zakresie bezpieczeństwa robotyki i intralogistyki obserwują Państwo w ostatnich latach?
Rośnie jakość i przystępność wykorzystania robotów współpracujących, a co za tym idzie – ich popularność. Klienci interesują się cobotami ze względu nie tylko na to, że są bezpieczne, ale też łatwe w obsłudze, a z powodu rosnącego rynku potrzebny jest coraz niższy kapitał do wdrożenia robotyzacji. To też wpływa na bezpieczeństwo, dla przykładu: istnieje wiele powtarzalnych zadań, które mogłyby wiązać się z ryzykiem dla operatora, np. obsługa obrabiarki. Teraz można niskim kosztem uzasadnić inwestycję i zadbać o bezpieczeństwo w zakładzie, wdrażając np. cobota igus ReBeL za mniej niż 26 tys. zł.
Jakie znaczenie mają w Państwa ofercie systemy cyfrowe (np. monitorowanie w czasie rzeczywistym, analityka, predictive maintenance) stosowane dla poprawy bezpieczeństwa robotyki i intralogistyki?
Przykładem rozwiązań w tym obszarze, jakie oferujemy w igus, jest technologia konserwacji predykcyjnej, którą można zastosować w systemach prowadzenia energii od igus – i.Cee. Wykorzystuje ona czujniki badające zachowanie prowadników kablowych, oprogramowanie i elementy monitorowania stanu, aby stworzyć system, który umożliwia dynamiczne obliczanie żywotności i określa najlepszy czas na konserwację produktów igus. Jest to krok w kierunku realizacji kompleksowej koncepcji inteligentnego zasilania energią i technologii łożysk. Pozwala na zwiększenie bezpieczeństwa dzięki proaktywnemu podejściu do serwisu – umożliwia uniknięcie potencjalnie niebezpiecznych i nieprzewidzianych sytuacji związanych z awariami. System ten oferuje szeroki zakres projektów i wysoki stopień personalizacji, a znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie prowadzimy energię w ruchu. Celem jest zawsze maksymalizacja bezpieczeństwa systemu i użytkownika, a także żywotności produktu.
Ponadto, podobnie jak pojazdy drogowe, autonomiczne roboty mobilne także używają sygnalizacji świetlnej, by przekazywać otoczeniu informacje o zamiarze zmiany trasy. Zwykle światła z przodu i z tyłu robota pokazują, czy planuje on skręcić lub cofnąć się. Skręty mogą być sygnalizowane miganiem. AMR wyposaża się ponadto w przyciski zatrzymania awaryjnego, które można aktywować, aby je natychmiast zatrzymać, jeżeli sytuacja tego wymaga. Umieszcza się je w łatwo dostępnych miejscach.
Wytyczne w zakresie bezpieczeństwa autonomicznych robotów mobilnych również doczekały się standaryzacji. Normą obowiązującą w tym przypadku jest PN-EN ISO 3691-4.
Tryby pracy robotów współpracujących – SSM
W SSM możliwa jest kooperacja z zapewnieniem monitorowanej prędkości oraz odległości człowieka i robota. W tym przypadku cobot i pracownik mogą poruszać się jednocześnie we wspólnej przestrzeni roboczej dzięki temu, że ryzyko ich zetknięcia się ze sobą jest ograniczane do minimum. Osiąga się to, ponieważ przez cały czas gwarantowane jest utrzymanie między nimi co najmniej ustalonej bezpiecznej odległości (Protective Separation Distance, PSD).
Jeżeli dystans pomiędzy robotem a pracownikiem zmniejszy się poniżej odległości, przy której temu drugiemu jeszcze nic nie zagraża, maszyna natychmiast automatycznie wyhamowuje – do czasu, aż człowiek oddali się od niej przynajmniej na odległość równą PSD. W praktyce więc w tym scenariuszu kontakt pomiędzy robotem w ruchu a jego ludzkim współpracownikiem pozostaje niedozwolony, ponieważ zakłada się, że poruszający się robot stanowi zagrożenie, natomiast spowolniony jest bezpieczny. Aby zawsze było możliwe zatrzymanie robota przed kontaktem z człowiekiem, odległość PSD musi uwzględniać czas hamowania tej maszyny i dystans, jaki w tym czasie zdąży ona pokonać, a także odległość, jaką ludzie mogą przebyć, gdy robot będzie hamował. Co istotne, PSD jest powiązane z prędkością robota – im jest ona mniejsza, tym odpowiednio maleje też wymagany bezpieczny dystans.
Generalnie zakres zadań, w których tego typu coboty mogą współpracować z ludźmi, jest większy niż w przypadku trybu PFL, nie dotyczą ich bowiem tak rygorystyczne ograniczenia w zakresie prędkości, udźwigu, konstrukcji narzędzi. Przykładowe realizacje trybu SSM obejmują wykorzystanie systemów wizyjnych lub skanerów laserowych, monitorujących przestrzeń roboczą, w połączeniu z algorytmami przetwarzania danych pomiarowych, które analizują wzajemne położenie cobota i ludzi. Roboty obudowuje się również osłonami z wbudowanymi czujnikami pojemnościowymi, które wykrywają obecność człowieka w określonej odległości.
