Subhoofdstuk 3.9

Robot veiligheid

We hebben de belangrijkste informatie over veiligheidsconcepten voor uw robottoepassing hieronder samengevat. Leer hoe u toegang tot gevaren kunt voorkomen, de robotbeweging kunt beperken en een veilige interactie tussen mens en robot kunt garanderen. Ontdek de betekenis van veiligheidshekken, geavanceerde detectiesystemen en het belang van het plannen van samenwerkingswerkruimtes.

Normen en essentiële regels voor robotveiligheid

Robots zijn ongelooflijk veelzijdig en bieden economische automatiseringsoplossingen. Echter, ze kunnen ook behoorlijk gevaarlijk zijn

Grote, hoog-snelheid robots kunnen zeer ernstige verwondingen veroorzaken door verdrukking en impact. Daarom is de robotveiligheid internationaal gestandaardiseerd in (EN) ISO 10218-1 en -2 en voor de VS in de nagenoeg identieke ANSI/RIA R15.06. Daarnaast is er een standaard voor mobiele robots gepubliceerd met ANSI/RIA R15.08. Enkele vitale veiligheidsregels worden hieronder gepresenteerd.

Robotveiligheid is gebaseerd op drie elementen:

Voorkom toegang door mensen.
Beperk robotbeweging.
Maak fysiek contact veilig.

Het derde element, het veilig maken van fysiek contact, is een relatief nieuw concept, vaak aangeduid als collaboratieve robotoperatie. Het betekent dat een speciaal ontworpen robotsysteem en een operator binnen dezelfde werkruimte of overlappende werkruimten werken. Eerst moeten de samenwerkingswerkruimte en de gewenste menselijke en robotinteractie worden gepland. Vervolgens worden de risico's geïdentificeerd en worden passende veiligheidsmaatregelen geïmplementeerd.

Een industriële robotwerkcel met beschermhekken en geautomatiseerde machines die houten pallets hanteren. Een blauwe robotarm is zichtbaar op de achtergrond en voert taken uit langs een transportsysteem. Bovenliggende kabelgoten en veiligheidsbarrières geven aan dat er wordt voldaan aan de veiligheidsprincipes voor robots.

Wat is een "collaboratieve robot"?

De meest geavanceerde veiligheidsmaatregel is het gebruik van een collaboratieve robot, soms aangeduid als een “cobot”.

Een collaboratieve robot werkt met beperkte kracht en snelheid. Mensen die in aanraking komen met een bewegende collaboratieve robot zullen niet gewond raken, hoewel ze mogelijk enige pijn kunnen voelen. Jaren van uitgebreide tests hebben geleid tot een lijst van kracht-, snelheid- en energielimieten die mensen kunnen verdragen wanneer ze worden blootgesteld aan fysiek contact met machine-elementen (zie ISO TS 15066).

Collaboratieve robots die zich binnen deze limieten bewegen, kunnen als veilig worden beschouwd voor interactie tussen mens en robot. Dit betekent echter niet dat dergelijke toepassingen automatisch veilig zijn. De gehele context van de robot en het gereedschap dat door de robot wordt gehanteerd (de eindeffector) moet zorgvuldig in overweging worden genomen.
Voorbeeld:

Stel je voor dat je naast een robot zit die een spuit met giftige vloeistof hanteert. De snelheid en kracht van zijn bewegingen worden plotseling secundaire zorgen.

Infographic die energielimietwaarden voor verschillende lichaamsregio's illustreert op basis van ISO TS 15066, een belangrijke norm voor de veiligheid van collaboratieve robots. Het diagram benadrukt maximale overgedragen energiedrempels voor veilige interactie tussen mens en robot, en beslaat gebieden zoals de schedel (0,23 J), gezicht (0,11 J), nek (0,84 J), rug (2,5 J), borst (1,6 J), armen (1,5 J), buik (2,4 J), bekken (2,6 J), handen (0,49 J), knieën (1,9 J), en benen (0,52 J). Essentieel voor robotveiligheid, industriële automatisering en ergonomie op de werkplek.

Infographic van een menselijk lichaam dat de energielimietwaarden toont op basis van het model van het lichaamsgebied.

Veiligheid in collaboratieve werkruimtes

In de afbeeldingen delen een menselijke operator en een robot de samenwerkingsruimte.

Veiligheidsmaatregelen:

Een gevaarlijke robot mag zich niet verplaatsen in het samenwerkingsgebied als er een persoon aanwezig is.
Afhankelijk van de afstand en de snelheid van de persoon, moet de robot mogelijk vertragen en stoppen naarmate de persoon dichterbij komt.

Veiligheidsafscherming:

Veiligheidsafscherming is vandaag de dag nog steeds noodzakelijk in sommige samenwerkingsapplicaties en zal dat in de toekomst ook blijven.

Hekken krijgen nieuwe rollen, zoals het afbakenen van een samenwerkinggebied van gewone werkruimtes en looppaden.

Illustratie van een collaboratieve robot (cobot) die samenwerkt met een mens in een industriële omgeving. Het diagram is verdeeld in drie zones: (1) het operationele gebied van de cobot, (2) de interactiezone voor mensen waar werknemers materialen hanteren, en (3) de veiligheidsperimeter die veilige mens-robot samenwerking waarborgt. Deze visual vertegenwoordigt de belangrijkste principes van cobotveiligheid, werkruimteontwerp en efficiënte automatisering in moderne productieomgevingen.

1 - Robotbereik | 2 - Samenwerkingsbereik | 3 - Afgebakening van het robotbereik

Robotic picking toepassingen

Robots worden steeds vaker ingezet om goederen en pakketten te pakken en te plaatsen om bestellingen te voltooien.

Palletisering is een langdurige toepassing van middelgrote en grote robots. Meer recentelijk worden kleinere robots gebruikt in samenwerkende pick- en plaatsapplicaties in een “goederen-naar-persoon” ordercommissieschema. Deze robots kunnen direct met mensen interageren omdat ze met lage snelheid en kracht bewegen.

Risico's van robotic order picking en veiligheidsmaatregelen die werken:

Robots die interfacing doen met transportsystemen en verpakkingsstations kunnen verpletterings- en schuifgevaar veroorzaken. Sommige robotgereedschappen kunnen gevaren opleveren.
Veiligheidsmaatregelen: Hoewel het risico op letsel laag is, wilt u misschien lage beveiligingshekken installeren om mensen weg te houden van dergelijke risicolocaties.
Mensen die onnodig een “samenwerkingsruimte” binnenlopen, kunnen zich verwonden door een onverwachte beweging. Ze kunnen ook ervoor zorgen dat de robot vaak stopt, waardoor de efficiëntie van de operatie wordt verstoord.
Veiligheidsmaatregelen: Installeer lage hekken, voetgangersbarrières of lagere “bewustzijns” barrières om mensen te waarschuwen voor gebieden die ze niet mogen betreden en bepaal van welke kant de samenwerkingsruimte door werknemers moet worden benaderd.

Samenwerkende robot plaatst pakketten in een magazijn met veiligheidshekken.

Industriële robotveiligheid

Robotveiligheid hangt grotendeels af van gesloten "cellen" met hekken en toegangsdeuren. Maar in veel toepassingen zijn aanvullende bewakingssystemen nodig of kunnen ze zelfs de robot "kooi" vervangen.

Geavanceerde detectiesystemen:

In veel robotcellen wordt een combinatie van veiligheidshekken met deuren, lichtbarrières en afstandssensoren gebruikt.
De meest geavanceerde vorm van een detectiesysteem is een 3D-camera. Deze moet op een voldoende hoogte boven de werkruimte worden geïnstalleerd om ervoor te zorgen dat deze alle gebieden "ziet" waar personen zich kunnen bewegen.

Let op personen die binnen de gevarenzone achter de detectietoestellen blijven. Als dat mogelijk is, zijn mogelijk aanvullende veiligheidsmaatregelen nodig.

Industriële robotarm die werkt binnen een veilig afgesloten werkgebied, omgeven door gele hekwerken. De robot is uitgerust met geavanceerde automatiseringstools voor materiaalbehandeling of productieprocessen. Het beveiligde gebied zorgt ervoor dat wordt voldaan aan de veiligheidsvoorschriften op de werkplek, waardoor ongeoorloofde toegang wordt voorkomen en operationele risico's worden verminderd.

Veilige zones voor robots

Hekwerk kan worden gebruikt om een “beschermde ruimte” te creëren, maar het mag normaal gesproken niet worden gebruikt om de “beperkte ruimte” te definiëren.

Roboters die met hoge snelheid of met aanzienlijke kracht tegen hekken botsen, kunnen vervorming veroorzaken, zelfs in robuuste omheiningen, wat potentiële veiligheidsrisico's met zich meebrengt. Bovendien kunnen hekken individuen toestaan om hun vingers door de openingen te steken, wat het risico op letsel vergroot. Om deze problemen te verhelpen, moet er een minimale speling van 120 tot 200 mm worden aangehouden tussen de beperkte ruimte en de buitenrand van het hek. Lees meer over het berekenen en bepalen van de juiste hoogte en afstand van beschermhekken in hoofdstuk 3.2 “Selecting machine guards”.

Daarom is het onvoldoende om uitsluitend te vertrouwen op zogenaamde “robotveilige” hekken. Implementeer in plaats daarvan geschikte limiterende apparaten om de veiligheid te waarborgen, zoals:

Veilige bewegingsbesturingssoftware (conform minstens PL = d volgens (EN) ISO 13849-1 of SIL 2 volgens (EN) IEC 62061)

Ruimtebeperkende mechanismen of fysieke harde stops (bijv. stopperblokken en pennen)

Externe limiterende apparaten (bijv. mechanische stops of nabijheidssensors)

Hek is bedoeld om mensen buiten te houden, niet de robot erin.

Geautomatiseerde gele robotarmen die werken binnen een beveiligde industriële werkruimte, omgeven door zwarte en gele veiligheidshekken. Deze geavanceerde robotsystemen verbeteren de efficiëntie van de productie terwijl ze voldoen aan de veiligheidsnormen voor machines. De beschermende barrières voorkomen ongeautoriseerde toegang, waardoor risico's op de werkvloer worden verminderd.

“Robot-veilige” hekken – concept of misvatting?

Veel mensen vragen om "robotveilige" omheiningen of wijzen naar testresultaten van hekwerkfabrikanten die een impactweerstand van 2000 joule of meer laten zien.

De vraag zelf onthult een misverstand over robotsafety. Robotsafety-normen vereisen dat de robotbeweging wordt beperkt door middel van andere middelen dan omheining of andere beveiligingen.

Het bewegingsbereik van een robot hangt af van zijn grootte. Vaak is deze “maximale ruimte” veel groter dan nodig voor de huidige operatie. Aangezien systeemontwerpers zo min mogelijk vloerruimte willen gebruiken, wordt de robot geprogrammeerd om zich te houden aan een veel kleinere “beperkte ruimte”. Vervolgens worden hekken, lichtgordijnen en bereikscanners gebruikt om een “beschermde ruimte” rondom de beperkte ruimte te definiëren die personen niet mogen betreden.

Er is echter praktisch altijd een veiligheidsafstand nodig tussen de beperkte ruimte en de beschermde ruimte. Waarom? Omdat de robot tijd nodig heeft om af te remmen en tot stilstand te komen wanneer een persoon die de beschermde ruimte binnengaat, wordt gedetecteerd (door een lichtbarrière, scanner, camera of deukschakelaar).

Helderoranje industriële robotarm die binnen een beveiligde, omheinde automatiseringscel werkt. Het zwarte en gele veiligheidshekken zorgt voor naleving van de veiligheidsvoorschriften voor machines, voorkomt ongeoorloofde toegang en maakt efficiënte robotfabricageprocessen mogelijk. Verlichting boven en een schone werkruimte benadrukken een goed georganiseerde industriële omgeving.

FAQ

Robot-bestendige hekken

Deze infographic illustreert hoe je kritisch kunt nadenken over veiligheidsafstanden voor industriële robots. Leer waarom hekwerk belangrijk is, hoe ongevallen gebeuren, en wanneer hekken misschien niet de enige oplossing zijn. Ontdek de belangrijkste overwegingen om mensen veilig te houden rond robots.