Bezpieczeństwo zrobotyzowanych aplikacji
W obecnych czasach roboty są wdrażane w obszarach produkcyjnych, w których przedtem ich nie było. Każda aplikacja, w której wykorzystuje się robota wymaga indywidualnego rozpatrzenia aspektów bezpieczeństwa i dla każdej niezbędne jest wdrożenie rozwiązań bezpieczeństwa. Kluczową rolę odgrywają odpowiednio dobrane czujniki bezpieczeństwa.
Wiele współczesnych aplikacji wykorzystujących roboty cechuje bardzo wysoki stopień zautomatyzowania. Interwencja człowieka w proces produkcyjny jest niepożądana, a w celu zagwarantowania bezpieczeństwa i dyspozycyjności takich aplikacji instalacja i maszyny otaczane są mechanicznymi wygrodzeniami. Powszechnie panującą zasadą jest udostępnianie stanowiska robota wyłącznie do celów serwisowych. Do zapewnienia takiego dostępu stosowane są bramki ochronne, wyposażone w odpowiednie czujniki. W przypadku otwarcia bramki czujnik wykrywa ten stan i generuje sygnał wyłączenia przez układ bezpieczeństwa maszyny.
Więcej niż podstawowa ochrona
W aplikacjach, w których pracują roboty wykorzystywane są czujniki o bardzo różnych zasadach zadziałania oraz konstrukcje zależne od wymagań, instalacji i warunków brzegowych określonych przez aplikacje. Czujniki magnetyczne są ekonomicznym rozwiązaniem dla niewidocznej instalacji, podczas gdy czujniki RFID zapewniają maksymalną swobodę w trakcie montażu i gwarantują najwyższą możliwą ochronę przed manipulacją.
W aplikacjach wymagających kontroli ze strony człowieka podczas podawania lub odbierania części do ochrony dostępu często wykorzystywane są kurtyny bezpieczeństwa. Niezbędne jest również zapewnienie ochrony przed wkroczeniem do chronionego obszaru. W wielu przypadkach – gdy systemy optyczne nie sprawdzają się dostatecznie w związku z charakterystycznymi dla danego procesu warunkami brzegowymi, takimi jak np. obecność pyłu, dymu, mgły lub pary – preferowane są maty bezpieczeństwa.
Istnieje szeroka gama czujników, które umożliwiają realizację prawie każdego scenariusza monitorowania.
Współpraca człowieka z robotem
Aplikacje bazujące na współpracy człowieka z robotem tworzą całkowicie nową dziedzinę. W idealnym scenariuszu człowiek i robot współdzielą tę samą przestrzeń roboczą, co przyczynia się do wzrostu wydajności procesu produkcyjnego przez połączenie mocnych stron i zalet maszyny, takich jak niezawodność, wytrzymałość i precyzyjna powtarzalność z mocnymi stronami człowieka, do których należy zręczność i elastyczność. Dla tego typu współpracy obszary robocze człowieka i robota nakładają się na siebie zarówno w przestrzeni, jak i w czasie.
W takich aplikacjach główny wysiłek wkładany jest w zapewnienie bezpieczeństwa przez zastosowanie bezpiecznych podzespołów oraz funkcji bezpieczeństwa robota. Przykładowo bezpieczne funkcje ruchu robota wykorzystują czujniki bliskiego zasięgu z wbudowanym monitorowaniem momentu obrotowego lub czujniki dotykowe wokół robota. W sektorze robotów usługowych ruchy robota są o wiele wolniejsze niż w przypadku w pełni zautomatyzowanych aplikacji.
Dynamiczna ochrona stref zagrożenia
Gdy mamy do czynienia z robotami o większym udźwigu, wspomniane wcześniej koncepcje mogą okazać się niewystarczające. Wówczas niezbędne jest znacznie dokładniejsze przyjrzenie się aplikacji. Konieczne jest rozróżnienie sytuacji, w której człowiek znajduje się w promieniu potencjalnego działania urządzenia w przypadku jego ruchu zagrażającego bezpieczeństwu (w strefie ostrzegawczej) od tej, w której ta osoba wkroczyła do strefy o zwiększonych wymaganiach bezpieczeństwa (strefy detekcji). Idealnym stanem jest możliwość dynamicznego dostosowywania tych stref, a także bezpieczne śledzenie ruchów robota. Takie otoczenie pozwala na współpracę człowieka z robotem, podczas której możliwości statycznych osłon zabezpieczających osiągają swoje granice.
Innowacyjne czujniki bezpieczeństwa
Nowe rozwiązania bazujące na czujnikach 2D i 3D pozwalają na monitorowanie w bezpieczny sposób chronionych obszarów oraz stref detekcji w kilku wymiarach. Zasada funkcjonowania takich systemów otwiera nowe możliwości przed projektantami aplikacji. Co równie istotne, rozmieszczenie stref detekcji na każdym etapie procesu można dowolnie regulować.
Dalszy rozwój w tej dziedzinie zależy od wymagań przyszłych aplikacji: połączenie robota z systemem wizyjnym, charakteryzującym się lepszą komunikacją, umożliwia łączenie i optymalizowanie różnych, ściśle odseparowanych etapów procesu. Bezpieczny robot zna swoje bezpieczne położenie, bezpieczną prędkość i bezpieczny kierunek ruchu, ponieważ czujniki rozpoznają położenie obiektów (ludzi) otaczających obszar jego pracy. „Twarde” wyłączenie jest zastępowane przez bardziej elastyczne reakcje całego systemu i wyeliminowanie zbędnych przestojów, czego efektem jest wzrost wydajności systemu.
Modułowe technologie na potrzeby bezpiecznych robotów
Udział aplikacji z zastosowaniem robotów współpracujących bez wątpienia rośnie, ale jest zależny od innowacji w technologii czujników i w środowisku robotyki. Nawet w przyszłości prawdopodobnie nie będzie możliwe stosowanie tylko jednego typu bezpiecznego robota ani jednego rodzaju czujników bezpieczeństwa obejmujących wszelkie możliwe przypadki aplikacji w odniesieniu do bezpieczeństwa.
Dlatego potrzebny jest system modułowy wykorzystujący różne technologie, spośród których użytkownicy będą mogli dobrać odpowiednie narzędzia.
Usługi robotyki świadczone przez firmę Pilz
Każda aplikacja wykorzystująca roboty wymaga przeprowadzenia oddzielnej oceny ryzyka. Bezpieczna aplikacja HRC jest w rezultacie pochodną kilku czynników: wzajemnego oddziaływania między ramowymi warunkami określanymi przez obowiązujące przepisy a dokonaną na tej podstawie złożoną analizą ryzyka, wyborem robota z odpowiednimi funkcjami bezpieczeństwa, wyborem odpowiednich, dodatkowych elementów składowych bezpieczeństwa i wreszcie walidacji przez integratora systemów.
Firma Pilz wspiera użytkowników, oferując usługi dopasowane do poszczególnych cykli życia systemu zrobotyzowanego: od analizy procesu, po analizę ryzyka i nadawanie oznaczenia CE. Gamę usług uzupełnia system PROBms przeznaczony do wykonywania pomiarów sił działania robota zgodnie ze specyfikacją techniczną ISO/TS 15066 oraz specjalny pakiet szkoleniowy obejmujący zagadnienia bezpieczeństwa stanowisk zrobotyzowanych. Celem jest zapoznanie projektantów stanowisk zrobotyzowanych oraz osób obsługujących takie stanowiska z zagrożeniami stwarzanymi przez roboty oraz praktycznymi sposobami redukcji ryzyka występującego przy pracy z nimi.
Jakie warunki należy spełnić, aby zapewnić bezpieczną współpracę człowieka z robotem bez ryzyka obrażeń? W jaki sposób powinna zostać przeprowadzona procedura oceny zgodności i nadania znaku CE? Jakie aspekty użytkownik musi wziąć pod uwagę przy tworzeniu takich aplikacji? Jakie należy zastosować środki redukcji ryzyka? Opisane usługi pozwalają znaleźć odpowiedzi na te i inne wątpliwości.
PILZ POLSKA Sp. z o.o.
ul. Ruchliwa 15, 02-182 Warszawa
tel. 22 884 71 00, fax 22 884 71 09
e-mail: info@pilz.pl
www.pilz.com/pl-PL
source: Automatyka 3/2019