HRC – Human Robot Colaboration. Od teorii do praktyki
Znaczenie zastosowania robotów w automatyzacji procesów produkcyjnych wciąż rośnie. Wzrasta wydajność produkcji, a człowiek i maszyna są zdolne do efektywnej współpracy. Jednocześnie coraz szybciej wyczerpują się możliwości statycznych lub jednowymiarowych zabezpieczeń. Obowiązującym obecnie trendem jest odchodzenie od pełnej zabudowy stanowisk zrobotyzowanych na korzyść bezpośredniej współpracy człowiek-robot (HRC – Human-Robot Collaboration) tam, gdzie jest to możliwe, bez stosowania osłon, lecz wciąż z gwarancją bezpieczeństwa operatora. W praktyce każda aplikacja HRC wymaga przeprowadzenia odrębnej oceny bezpieczeństwa.
Bezpieczna aplikacja HRC (Human Robot Collaboration) jest pochodną kilku czynników: wzajemnego oddziaływania między ramowymi warunkami określonymi przez obowiązujące przepisy a dokonaną na tej podstawie złożoną analizą ryzyka, wyborem odpowiednich, dodatkowych elementów składowych bezpieczeństwa i wreszcie zatwierdzenia przez integratora systemów. Klasycznym sposobem zapewnienia bezpieczeństwa w przemyśle jest ogrodzenie instalacji i maszyn różnymi mechanicznymi zabezpieczeniami. Maksimum bezpieczeństwa uzyskuje się przez ścisłe odseparowanie obszarów roboczych. W celu zwiększenia potencjału ekonomicznego aplikacji HRC operator i maszyna musząjak najściślej ze sobą współpracować.
Wymagane normy przy aplikacjach HRC
W terminologii dyrektywy maszynowej roboty są sklasyfikowane jako maszyny nieukończone. Szczegółowe wymagania dotyczące bezpieczeństwa stanowisk zrobotyzowanych dostępne są w dwóch normach ISO 10218: Roboty i urządzenia dla robotyki -- Wymagania bezpieczeństwa dla robotów przemysłowych – Część 1: Roboty i Część 2: System robotowy i integracja. Polskie wersje obu części zostały opublikowane jako normy PN-EN ISO 10218-1: 2011 i PN-EN ISO 10218-2: 2011 i są wyszczególnione jako zharmonizowane normy typu C w ramach Dyrektywy Maszynowej 2006/42/WE. Część 2 normy PN-EN ISO 10218 zawiera również informacje na temat pracy polegającej na współdziałaniu człowieka z robotem.
Status norm jest zatem teoretycznie jasny. Jednak w praktyce wciąż istnieją wątpliwości, czy dla tych ram normatywnych aplikację HRC można wdrażać w pełni bezpiecznie. W celu udowodnienia właściwego postępowania międzynarodowy komitet standaryzacji wydał specyfikację techniczną ISO/ TS 15066:2016 Robots and robotic devices – Collaborative robots, która stwarza dobre podstawy do rozwiązań bezpiecznej współpracy człowiek-robot w otoczeniu przemysłowym.
Model obszarów ciała
Na potrzeby ustalenia wartości progowych bólu w załączniku do Specyfikacji Technicznej (TS) zdefiniowano model obszarów ciała. Określa on punkty w obszarach ciała wraz ze szczegółowymi wartościami odpowiedniego progu bólu. Po opublikowaniu specyfikacji ISO/TS 15066 te wartości progowe bólu można wykorzystać w procesie walidacji aplikacji HRC.
Model obszaru ciała dostarcza szczegółowych informacji o odpowiednim progu bólu dla każdej części ciała (np. głowy, dłoni, ręki lub nogi). Jeśli podczas jakiegokolwiek zetknięcia się człowieka z robotem aplikacja pozostaje w granicach tych wartości progowych, wówczas spełnia wymagania normy.
Etapy bezpiecznej aplikacji
Fakt, że stanowiska zrobotyzowane są zakwalifikowane jako maszyny w rozumieniu dyrektywy maszynowej oznacza, że podczas wdrażania normatywnych specyfikacji każdy etap procedury oceny zgodności musi być obowiązkowo zrealizowany. Należy zaznaczyć, że sam robot uważany jest wyłącznie za maszynę nieukończoną. Dopiero w chwili, w której niezbędne narzędzie (np. chwytak) znajdzie się na swoim miejscu, robot osiąga zamierzony cel i może być uważany za maszynę. Integrator lub użytkownik staje się producentem maszyny i jest odpowiedzialny za czynności kontrolne związane z bezpieczeństwem, obejmujące m.in. nadanie znaku CE.
Jednym z najważniejszych punktów na drodze do uzyskania bezpiecznej aplikacji HRC jest przeprowadzenie analizy ryzyka zgodnie z wymaganiami normy PN-EN ISO 12100: 2012. Taka analiza ryzyka powinna obejmować zidentyfikowanie obowiązujących zharmonizowanych norm i przepisów, określenie ograniczeń maszyny, zidentyfikowanie wszystkich zagrożeń na każdym etapie cyklu eksploatacji maszyny, aktualne oszacowanie i ocenę ryzyka oraz zalecane sposoby redukcji ryzyka. W aplikacjach z udziałem robotów wyzwaniem dla oceny ryzyka jest usunięcie granic między obszarami działania ludzi i maszyn.
Podsumowanie
Wzajemna współpraca człowieka i robota w coraz większym stopniu wymaga stosowania nowych technologii i rozwiązań gwarantujących ich bezpieczną współpracę. Praktycznie nie ma dwóch identycznych aplikacji. Bezpieczną aplikację HRC można uzyskać pod warunkiem wdrożenia koncepcji bezpieczeństwa wykorzystującej prawidłowy wybór robota, jego funkcji bezpieczeństwa w połączeniu z inteligentnymi podzespołami oraz spełnieniem progów granicznych sił kolizji pomiędzy robotem a człowiekiem. Bezpieczeństwo pełni kluczową rolę w tego typu aplikacjach.
source: Pilz
Keywords
bezpieczeństwo, HRC, Human Robot Colaboration, pilz, robotyka