Alaluku 3.9
Robottiturvallisuus
Olemme tiivistäneet tärkeimmät tiedot turvallisuuskäsitteistä robotti-sovelluksellesi alle. Opi, miten estetään pääsy vaaratilanteisiin, rajoitetaan robotin liikettä ja varmistetaan turvallinen ihmisen ja robotin vuorovaikutus. Tutustu turvaverkkojen, kehittyneiden havaintojärjestelmien ja yhteistyötilojen suunnittelun merkitykseen.
Robotin turvallisuuden standardit ja keskeiset säännöt
Robotit ovat hämmästyttävän monipuolisia, tarjoten taloudellisia automaatioratkaisuja. Kuitenkin ne voivat myös olla melko vaarallisia
Suuret, korkeanopeuksiset robotit voivat aiheuttaa erittäin vakavia vammoja murskaamalla ja iskusta. Siksi robottiturvallisuus on standardoitu kansainvälisesti (EN) ISO 10218-1 ja -2 sekä Yhdysvalloissa lähes identtisellä ANSI/RIA R15.06:lla. Lisäksi mobiil Roboteille on julkaistu standardi ANSI/RIA R15.08. Joitakin tärkeitä turvallisuusohjeita esitellään alla.
Robottiturvallisuus perustuu kolmeen elementtiin:
- Estä pääsy ihmisiltä.
- Rajoita robotin liikettä.
- Varmista, että fyysinen kontakti on turvallista.
Kolmas elementti, fyysisen kontaktin turvalliseksi tekeminen, on suhteellisen uusi käsite, jota usein kutsutaan yhteistyörobottoiminnaksi. Se tarkoittaa erityisesti suunniteltua robottijärjestelmää ja operaattoria, jotka toimivat samassa työskentelytilassa tai päällekkäisissä työskentelytiloissa. Ensin yhteistyötila ja toivottu ihmisen ja robotin vuorovaikutus on suunniteltava. Sitten riskit tunnistetaan ja tarvittavat turvallisuustoimenpiteet toteutetaan.
Mikä on "yhteistyörobotti"?
Kehittynein turvatoimi on yhteistyörobotin käyttö, jota joskus kutsutaan "cobotiksi".
Yhteistyörobotti toimii rajatulla voimalla ja nopeudella. Ihmiset, jotka kohtaavat liikkuvan yhteistyörobotin, eivät loukkaannu, vaikka he saattavat tuntea kipua. Laajojen testausvuosien tuloksena on syntynyt lista voimasta, nopeudesta ja energiasta, joita ihmiset voivat kestää, kun he ovat kosketuksessa koneen osien kanssa (katso ISO TS 15066).
Yhteistyörobotit, jotka liikkuvat näiden rajojen sisällä, voidaan katsoa turvallisiksi ihmisen ja robotin vuorovaikutuksessa. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että tällaiset sovellukset olisivat automaattisesti turvallisia. Koko konteksti robotista ja robotin käsittelemästä työkalusta (lopputyökalu) on harkittava huolellisesti.
Esimerkki:
- Kuvittele istuvasi robottia vastapäätä, joka käsittelee ruiskua myrkyllistä nestettä. Sen liikkeiden nopeus ja voima muuttuvat yhtäkkiä toisarvoisiksi huolenaiheiksi.
Turvallisuus yhteistyötiloissa
Grafiikassa ihmiskäyttäjä ja robotti jakavat yhteistyötilan.
Turvatoimet:
- Vaarallisen robotin ei tule liikkua yhteistoiminta-alueella, jos henkilö on läsnä.
- Riippuen henkilön etäisyydestä ja liikenopeudesta, robotin on ehkä hidastettava ja pysähdyttävä, kun henkilö lähestyy.
Turvavarustus:
- Turvavarustus on edelleen tarpeen joissakin yhteistoiminta-sovelluksissa tänään ja tulee olemaan niin tulevaisuudessakin.
- Aidat saavat uusia rooleja, kuten erottamalla yhteistyöalueen tavallisista työskentelytiloista ja kulkuteistä.
Robottikeräyssovellukset
Robotit otetaan yhä enemmän käyttöön tavaroiden ja pakettien poimimiseen ja asettamiseen tilausten täyttämiseksi.
Lastaaminen on pitkäaikainen sovellus keskikokoisille ja suurille roboteille. Viime aikoina pienempiä robotteja käytetään yhteistyöhön perustuvissa poiminta- ja sijoittamissovelluksissa "tavarat ihmiselle" -tilausjärjestelmässä. Nämä robotit voivat olla vuorovaikutuksessa ihmisten kanssa, koska ne liikkuvat matalalla nopeudella ja voimalla.
Robottien tilauspoiminnan riskit ja toimivat turvatoimet:
- Robotit, jotka ovat yhteydessä kuljetinjärjestelmiin ja pakkausasemiin, voivat aiheuttaa puristus- ja leikkausvaaroja. Jotkut robottityökalut voivat aiheuttaa vaaroja.
Turvatoimet: Vaikka loukkaantumisriski on alhainen, voit haluta asentaa matalaa suojakaidetta pitämään ihmiset loitolla tällaisilta vaarapaikoilta. - Ihmisten tarpeettomasti astuessa "yhteistyötilaan" he voivat loukkaantua odottamattoman liikkeen vuoksi. He voivat myös aiheuttaa robotin pysähtymisen useasti, mikä häiritsee toiminnan tehokkuutta.
Turvatoimet: Asenna matala aita, jalankulkijoiden esteitä tai matalammat "tietoisuus" esteet varoittamaan ihmisiä alueista, joihin heidän ei pitäisi mennä, ja määritä, mistä suunnasta yhteistyötilaan työntekijöiden pitäisi päästä.
Teollisuusrobottien turvallisuus
Robotin turvallisuus riippuu pitkälti suljetuista "keloista", joissa on aitoja ja pääsyovia. Mutta monissa sovelluksissa valvontajärjestelmiä tarvitaan lisäksi tai ne voivat jopa korvata robotin "häkin".
Edellytykset tunnistusjärjestelmille:
- Monilla robottisoluilla käytetään yhdistelmää turva-aitoja, joissa on ovia, valokyliä ja etäisyysantureita.
- Hyvin kehittynein tunnistusjärjestelmän muoto on 3D-kamera. Se on asennettava riittävän korkealle työskentelyalueen ylle varmistaakseen, että se "näkee" kaikki alueet, joilla henkilöt voivat liikkua.
Varo henkilöitä, jotka jäävät vaara-alueelle tunnistuslaitteiden taakse. Jos se on mahdollista, lisäsuojatoimia saatetaan tarvita.
Turvalliset alueet roboteille
Aitausta voidaan käyttää "suojatun tilan" luomiseen, mutta sitä ei normaalisti saa käyttää "rajoitetun tilan" määrittämiseen.
Robotteja, jotka törmäävät aitoihin suurella nopeudella tai merkittävällä voimalla, voivat aiheuttaa muodonmuutoksia, jopa kestävässä aitauksessa, mikä aiheuttaa mahdollisia turvallisuusvaaroja. Lisäksi aidat voivat sallia ihmisten työntää sormiaan aukkojen läpi, mikä lisää vammojen riskiä. Näiden ongelmien vähentämiseksi on säilytettävä vähintään 120-200 mm:n väli rajatun tilan ja aidan ulkoreunan välillä. Lue lisää suojan korkeuden ja etäisyyden laskemisesta ja määrittämisestä luvussa 3.2 “Valitse koneensuojat”.
Siksi pelkästään niin kutsutun “robotin turvallisen” aidan varaan turvautuminen ei riitä. Sen sijaan käytä asianmukaisia rajoituslaitteita turvallisuuden varmistamiseksi, kuten:
- Turvallisuusarvioitu liiketilan ohjausohjelmisto (tulee olla vähintään PL = d mukaan (EN) ISO 13849-1 tai SIL 2 mukaan (EN) IEC 62061)
- Tila-rajat mekanismit tai fyysiset pysäytyslaitteet (esim. pysäyttimet ja tapit)
- Ulkoiset rajoituslaitteet (esim. mekaaniset pysäyttimet tai läheisyyskytkimet)
Aita on tarkoitettu pitämään ihmiset ulkona, ei robottia sisällä.
"Robot-safe" aidat – käsite vai väärinkäsitys?
Monet ihmiset kysyvät "robottiturvallista" aitausta tai viittaavat aitausvalmistajien testituloksiin, jotka osoittavat 2000 joulen tai enemmän iskunkestävyyttä.
Kysymys itsessään paljastaa väärinkäsityksen robotin turvallisuudesta. Robottiturvallisuusstandardit vaativat, että robotin liikettä rajoitetaan muilla keinoilla kuin aitauksilla tai muilla suojakeinoilla.
Robotti liikkuvuus vaihtelee sen koon mukaan. Usein tämä “korkein tila” on paljon suurempi kuin mitä tarvitaan asianomaiseen toimintaan. Koska järjestelmäsuunnittelijat haluavat käyttää mahdollisimman vähän lattiatilaa, robotti ohjelmoidaan pysymään paljon pienemmässä “rajoitetussa tilassa”. Tämän jälkeen aitauksia, valo-ovia ja alueanturit käytetään määrittämään “suojattu tila” rajoitetun tilan ympärille, johon ihmisten ei saa mennä.
Kuitenkin turvallinen etäisyys on käytännössä aina tarpeen rajoitetun tilan ja suojatun tilan välillä. Miksi? Koska robotilla tarvitsee olla aikaa hidastaa ja pysähtyä, kun suojattuun tilaan tuleva henkilö havaitaan (valoaidalla, skannerilla, kameralla tai ovikytkimellä).
Tämä infografiikka havainnollistaa, kuinka ajatella kriittisesti turvallisuusväleistä teollisten robottien kohdalla. Opi, miksi suojapöydät ovat tärkeitä, kuinka onnettomuuksia tapahtuu ja milloin aidat eivät välttämättä ole ainoa ratkaisu. Tutustu avainnäkökohtiin, jotta ihmiset pysyvät turvassa robottien ympärillä.