Underafsnit 3.9
Robotsikkerhed
Nedenfor har vi sammenfattet de vigtigste oplysninger om sikkerhedskoncepter til din robotapplikation. Lær, hvordan du forhindrer adgang til farer, begrænser robotens bevægelser og sikrer en sikker interaktion mellem mennesker og robotter. Opdag betydningen af sikkerhedshegn, avancerede detekteringssystemer og vigtigheden af at planlægge samarbejdsområder.
Standarder og vigtige regler for robotsikkerhed
Robotter er meget fleksible og kan skabe omkostningseffektive automatiseringsløsninger. Samtidig kan de medføre store risici.
Store højhastighedsrobotter kan forårsage meget alvorlige skader ved at knuse og støde sammen med personer. Derfor er robotsikkerhed blevet standardiseret internationalt gennem (EN) ISO 10218-1 og -2. I USA anvendes den tilsvarende standard ANSI/RIA R15.06. For mobile robotter findes der også ANSI/RIA R15.08. Nedenfor præsenteres nogle vigtige sikkerhedsregler.
Robotsikkerhed bygger på tre elementer:
Forhindre, at folk får adgang til risikoområdet.
Begræns robotens bevægelser.
Sørg for, at fysisk kontakt er sikker.
Den tredje del, nemlig at sikre fysisk kontakt, er et relativt nyt koncept. Det kaldes ofte »samarbejdende robotdrift«. Det betyder, at et specielt udformet robotsystem og en operatør arbejder i samme arbejdsområde eller i overlappende arbejdsområder. Først skal samarbejdsområdet og den ønskede interaktion mellem menneske og robot planlægges. Derefter identificeres risiciene, og de rette beskyttelsesforanstaltninger indføres.
Hvad er en samarbejdende robotapplikation?
I de seneste år har der i industrien været stor interesse for »cobots«, en forkortelse af det engelske ord »collaborative robot«. Interessant nok har begrebet aldrig været særlig populært blandt robotproducenter, og det anvendes heller ikke i sikkerhedsstandarderne.
Udtrykket »cobot« forbindes ofte med den misforståelse, at der findes en type robot, der kan fungere sikkert i næsten enhver anvendelse uden yderligere sikkerhedsforanstaltninger. Sådanne robotter findes ikke i virkeligheden.
For at imødegå denne misforståelse anvender de nye versioner af de internationale sikkerhedsstandarder for robotter (EN) ISO 10218-1 og -2 begrebet »samarbejdende anvendelse«, hvilket viser, at der er tale om mere end blot en bestemt type robot. Standarderne indfører desuden en klassificering af robotter samt klarere krav til risikovurdering og sikkerhedsforanstaltninger, der skal træffes i samarbejdende applikationer.
I en samarbejdende applikation kan robotten interagere direkte med operatørerne. Dette kan omfatte fysisk kontakt, hvor robotten kan klemme, skubbe eller ramme operatøren. For at sikre, at dette ikke medfører skader, skal robotens bevægelseshastighed og kraft begrænses.
(EN) ISO 10218-2:2025 indeholder nu en beskrivelse af den såkaldte kropsmodel. Den angiver grænseværdier for kraft pr. kvadratcentimeter og energi i joule for forskellige dele af kroppen. Hoved, ansigt, øjne, ører, hals og tindinger har særligt lave grænseværdier, da de er følsomme over for slag.
Selv når kraft, hastighed og anslagsenergi er begrænsede, er det nødvendigt at analysere gribeværktøjer, emner og selve interaktionen for at skabe en virkelig sikker anvendelse.
Robotklasser
Industrirobotter inddeles i to grupper, klasse I og II. Klasse I-industrirobotter har lav lastekapacitet, bevæger sig relativt langsomt og udøver kun en lav kraft ved eventuel kontakt. Dette gør dem velegnede til at arbejde tæt på mennesker.
Klasse I-robotter skal overholde strenge grænser for vægt, kraft og maksimal hastighed. Når de gør det, behøver sikkerhedsfunktionerne i styresystemet kun at opfylde PLr = b eller SIL 1, i stedet for PLr = d eller SIL 2 for klasse II-robotter.
Den lave kraft og hastighed gør det muligt at tillade direkte kontakt mellem robotten og mennesket. »Transient« og »kvasi-statisk kontakt« kan forårsage smerte, men ikke skade operatørerne.
Men kraft og hastighed er ikke de eneste faktorer, der bestemmer risikoen. »Gribearmen« eller værktøjet i robotens arm spiller en afgørende rolle. Den kan være spids, skarp eller varm. Anordningen kan sprøjte, påføre eller injicere giftige stoffer.
Sikkerhed i samarbejdende arbejdsområder
Når en operatør og en robot deler det samme arbejdsområde, afhænger sikkerheden ikke kun af robotten. Den afhænger også af værktøjerne, emnerne og de opgaver, som robotten og mennesket skal udføre.
I mange anvendelser forekommer der både samarbejdende og ikke-samarbejdende arbejdsfaser. I en del af processen arbejder robotten selvstændigt med højere hastighed og kraft. Derefter kan den nærme sig en plukkestation eller en placeringsstation, hvor en person arbejder. Overgangen mellem disse faser kan medføre risici.
Der findes tre almindelige sikkerhedsfunktioner:
HGC – Hand Guided Control, eller håndstyret styring, anvendes ofte, når robotter skal programmeres. Robotens bevægelige dele er aktiveret, men kan flyttes manuelt til de ønskede positioner, for eksempel til en plukkestation. Robotens styresystem forhindrer farlige og uventede bevægelser.
SSM – Speed and separation monitoring (hastigheds- og afstandsovervågning) anvender sensorer, der registrerer, når en person træder ind i eller forlader et samarbejdsområde. Robotens hastighed sænkes, og/eller den standser i tide. Når personen har forladt området eller befinder sig i sikker afstand fra de bevægelige dele, fortsætter robotten med at arbejde.
PFL – Pressure and Force Limiting (tryk- og kraftbegrænsning): Tryk og kraft ved eventuel kontakt begrænses. Dette kan opnås ved hjælp af en klasse I-robot, der fra starten er svagere og langsommere, eller gennem elektroniske sikkerhedsfunktioner.
Hvorfor samarbejdsområder kan have brug for hegn eller afskærmninger
Systemudviklere forestiller sig ofte en samarbejdende robotapplikation uden grænser og »uden afskærmning«. Men sikkerhedsstandarder kræver, at der fastsættes klare grænser for det samarbejdende arbejde med robotter.
Beskyttelseshegn eller barrierer kan være med til at afgrænse et sikkert område uden at hæmme samarbejdet.
Et beskyttelseshegn eller en fodgængerbarrier kan forhindre, at folk går ind i et samarbejdsområde fra den forkerte retning. Det kan også adskille arbejdsområdet fra gangstier eller kørebaner.
En lav »markeringsbarriere« kan gøre folk opmærksomme på, at de er på vej ind i et potentielt farligt område.
Både hegn og barrierer kan bidrage til en mere effektiv drift, da robotten ikke behøver at sænke farten eller standse lige så ofte, fordi personer kommer for tæt på.
Risikovurdering af interagerende robotapplikationer
Selv om der anvendes en langsom robot med lav kraft i et samarbejdende driftsmiljø, kan arbejdsopgaver og arbejdsfaser udgøre en risiko. Risikovurdering er obligatorisk i henhold til gældende sikkerhedsstandarder.
Følg disse trin ved risikovurdering af en samarbejdende robotapplikation:
Trin 1 – Fastlæg, hvilke arbejdsemner der skal håndteres
Trin 2 – Vælg værktøjerne til robotarmen
Trin 3 – Bestem, hvilket stationært udstyr og andre maskiner der er behov for
Trin 4 – Fastlæg arbejdsopgaverne for både robotten og operatøren
Trin 5 – Find ud af, hvor meget plads der er brug for, og hvor meget der er til rådighed
Trin 6 – Identificer risiciene
Følg ikke den standardmetode, der går ud på straks at begynde at lede efter risikokilder. Risici i interaktive applikationer er en kompleks kombination af bevægelige maskindele og menneskers uforudsigelige adfærd. Tag højde for typiske adfærdsmønstre som reflekser, uventede bevægelser, distraktion, fejlvurderinger og bevidste afvigelser fra instruktionerne.
Der er tre sikkerhedsprincipper, der altid bør overholdes:
Stol ikke (udelukkende) på robotens lave vægt, kraft og hastighed.
Forhindr så vidt muligt både bevidst og utilsigtet kontakt mellem robotten og operatørerne.
Undgå at lade robotten bevæge sig i en højde, hvor gribearmene eller andre værktøjer kan komme tæt på operatørens hoved eller ansigt.
For en mere detaljeret beskrivelse af risikovurdering af samarbejdende robotapplikationer henvises til (EN) ISO 10218-2:2025, afsnit 4.3 og 5.14.
Robotstyret plukning og palletering
Robotter anvendes i stadig større omfang til at plukke og placere varer og pakker i forbindelse med ordrebehandlingen.
Palletering har længe været en almindelig anvendelse for mellemstore og store robotter. I de senere år er også mindre robotter begyndt at blive anvendt i samarbejdende pluk- og placeringsopgaver inden for »goods-to-person«-systemer. Disse robotter kan interagere direkte med mennesker, da de bevæger sig med lav hastighed og kraft.
Risici ved robotbaseret ordreplukning og passende beskyttelsesforanstaltninger:
Robotter, der interagerer med transportsystemer og pakkestationer, kan udgøre en risiko for klem- og skæreskader. Visse robotværktøjer kan også udgøre en risiko.
Sikkerhedsforanstaltninger: Selvom risikoen for skader er lav, kan der installeres lave beskyttelseshegn for at holde mennesker væk fra sådanne risikoområder.Personer, der unødigt bevæger sig ind i et samarbejdsområde, kan komme til skade ved en uventet bevægelse. De kan også få robotten til at stoppe ofte, hvilket forringer driftens effektivitet.
Sikkerhedsforanstaltninger: Installer lave beskyttelseshegn, sikkerhedsværn til fodgængere eller lavere markeringsbarrierer for at gøre folk opmærksomme på områder, de ikke bør betræde, og fra hvilken side operatører skal have adgang til det samarbejdende arbejdsområde.
Sikkerhed for industrirobotter
Robotsikkerhed afhænger i høj grad af lukkede »celler« med beskyttelseshegn og beskyttelsesdøre. I mange anvendelser er der også behov for overvågningssystemer som supplement, og i visse tilfælde kan disse også erstatte den fysiske »robotbur«.
Avancerede detektionssystemer:
I mange robotceller anvendes en kombination af beskyttelseshegn med døre, lysgitre og sikkerhedslaserscannere.
Den mest avancerede form for detekteringssystem er et 3D-kamera. Det skal installeres i tilstrækkelig højde over arbejdsfladen for at sikre, at det »ser« alle områder, hvor personer kan bevæge sig.
Vær opmærksom på risikoen for, at der kan befinde sig personer i farezonen bag detekteringsudstyret. Hvis det er muligt, kan der være behov for yderligere sikkerhedsforanstaltninger.
Sikre zoner for robotter
Beskyttelseshegn kan bruges til at skabe et beskyttet område, men bør normalt ikke bruges som en afgrænsningsanordning til at definere robotens begrænsede bevægelsesområde eller til at standse robotens bevægelse. Hvad er forskellen?
For at sikre sikkerheden skal en robots bevægelsesområde begrænses til et såkaldt »begrænset bevægelsesområde«. Dette kan gøres ved hjælp af mekaniske begrænsningsanordninger. Mekaniske begrænsningsanordninger er massive blokke eller stifter, der monteres på robotens monteringsplade eller ved leddene på dens hovedakser.
Nogle systemkonstruktører overvejer dog at anvende beskyttelsesgitter som mekanisk afgrænsningsanordning. Det er ikke en passende løsning. Når en stor og/eller hurtig robot kolliderer med et beskyttelsesgitter, vil gitteret svinge frem og tilbage og i mange tilfælde blive permanent deformeret. Dette kan udgøre en fare for personer uden for robotcellen.
(EN) ISO 10218-2:2025, afsnit 5.7.4.2 fraråder på det kraftigste at anvende beskyttelsesgitter som en form for robotfangst. »Ydre beskyttelse må ikke anvendes som en begrænsningsanordning, når robotapplikationer kan forårsage risikofyldte deformationer af beskyttelsen.«
Ydre beskyttelsesanordninger, såsom beskyttelseshegn, er beregnet til at holde mennesker ude. De er ikke beregnet til at holde robotten inde.
For at begrænse robotens bevægelse bør man i stedet anvende følgende:
Sikkerhedsklassificeret hardware og software til bevægelsesstyring fra robotproducenten.
Elektromekaniske endeafbrydere eller nærhedsafbrydere.
Faste mekaniske stop fra robotproducenten (blokke og stifter)
»Robotsikre« hegn – et koncept eller en misforståelse?
Mange mennesker spørger efter »robotsikre« hegn eller henviser til testresultater fra producenter, der viser en slagmodstand på 2000 joule eller mere.
En robots bevægelsesområde afhænger af dens størrelse. Ofte er dette »maksimale område« meget større end nødvendigt for den pågældende opgave. Da systemdesignerne ønsker at bruge så lidt gulvplads som muligt, er robotten programmeret til at holde sig inden for et meget mindre »begrænset område “. Omkring dette skal applikationskonstruktøren oprette et afgrænset bevægelsesområde, som robotten ikke må forlade. Formålet er, at robotten skal have tilstrækkelig plads til at sænke farten og standse.
Sikkerhedshegn og andre beskyttelsesanordninger skaber et »beskyttet område«, som personer ikke må betræde under drift. Det beskyttede område skal være større end det afgrænsede område. Selv hvis der opstår en fejl, må robotten aldrig bevæge sig uden for det beskyttede område.
Robotten er derfor omgivet af tre områder, der bliver større og større:
Arbejdsområde (A), hvor robotten udfører sit arbejde
Begrænset bevægelsesområde (B), som robotten ikke må bevæge sig uden for.
Beskyttet område (D), som mennesker ikke må betræde, og som robotten aldrig må nå
Hvor stor afstand bør der planlægges mellem det begrænsede bevægelsesområde og det ydre sikkerhedshegn? Sikkerhedshegn af trådnet gør det muligt at stikke fingrene igennem nettet. For at undgå, at personer kommer til skade af robotten, kræves der derfor en ekstra sikkerhedsafstand (C) på mindst 120 mm inde i robotcellen, mellem robotens begrænsede bevægelsesområde og beskyttelseshegnet.
Beskyttelseshegn behøver derfor ikke at være konstrueret til at være robotsikre, da de ikke er beregnet til at standse robotens bevægelse. Robotten skal i stedet standse i sikker afstand fra hegnet, selv hvis der opstår en fejl.
Denne infografik illustrerer, hvordan man tænker kritisk omkring sikkerhedsafstande for industrirobotter. Lær, hvorfor beskyttelsesgitter er vigtige, hvordan ulykker opstår, og hvornår gitter måske ikke er den eneste løsning. Opdag de vigtige overvejelser, der skal gøres for at sikre menneskers sikkerhed i nærheden af robotter.