Page 32 - Roboty przemysłowe 2023-2024

FIRMA PREZENTUJE
PILZ
Droga do zapewnienia bezpiecznej współpracy człowieka z robotem
Każda aplikacja bazująca na współpracy człowieka z robotem wymaga przeprowadzenia odrębnej oceny bezpieczeństwa.
Im bliżej człowiek współpracuje z maszyną, tym wydajniej wyko- nywana jest jego praca, ale jednocześnie większe wymagania stawiane są kwestiom bezpieczeństwa. Obszary robocze bez bezpośredniej interakcji między człowiekiem a ramieniem robota to standard obowiązujący w aplikacjach zrobotyzowanych od po- nad 50 lat. Przez wiele lata uważano, że ludzie i roboty nie mogą pracować we wspólnej przestrzeni roboczej ze względów bezpie- czeństwa. Nowa generacja robotów, bezpiecznych czujników i sys- temów sterowania wraz ze specyfikacją techniczną ISO/TS 15066 oferują nowe możliwości tworzenia bezpiecznych aplikacji. Ważne jest jednak, aby w procesie projektowania takiej aplikacji wziąć pod uwagę całą funkcjonalność systemu bezpieczeństwa od czujnika przez układ logiczny po sterowanie napędami.
Obecny rozwój w dziedzinie robotyki coraz częściej zmierza do umożliwienia człowiekowi i maszynie wykonywania zadań w jak najściślejszej współpracy. Zamiast odgradzania przestrzeni roboczej robota od człowieka, dąży się stworzenia takich stanowisk zroboty- zowanych, w których człowiek i robot ściśle współpracują ze sobą, każdy wykorzystując swoje mocne strony. Nowy typ robota prze- mysłowego, tzw. cobot mający zdolności sensoryczne i dotykowe, to rodzaj robota usługowego, którego zadaniem jest „pomagać człowiekowi” w uciążliwych fizycznie lub monotonnych zadaniach. Jego typowe zastosowania to aplikacje typu „pick and place”, operacje manipulacyjne pomiędzy różnymi etapami produkcji lub aplikacje podążające za linią, w których robot musi dokładnie podążać określoną trajektorią (np. podczas śledzenia konturu lub podczas zadań klejenia). W tego typu aplikacjach człowiek i robot wykonują swoje zadania jednocześnie w tej samej przestrzeni robo- czej. Umożliwia to łączenie mocnych stron i zalet maszyny, takie jak niezawodność, wytrzymałość i dokładność powtarzalności, z ludzki- mi, czyli zręcznością, elastycznością i zdolnością do podejmowania decyzji. Charakterystyką tego typu aplikacji, w przeciwieństwie to zamkniętych cel zrobotyzowanych jest możliwość wystąpienia ko- lizji. Celem i zadaniem integratorów robotów jest takie zaprojek- towanie stanowiska pracy, aby kontakt nie spowodował obrażeń u operatora. Wiąże się to z dodatkowymi wyzwaniami w zakresie bezpieczeństwa.
Tylko aplikacja może być bezpieczna
Pomimo pojawienia się na rynku cobotów, niezmiennie obowiązuje zasada: roboty nie są w stanie same zapewnić bezpieczeństwa. Nie ma bezpiecznych robotów, są tylko bezpieczne aplikacje wykorzy- stujące roboty. Bezpieczeństwo wynika z połączenia normatywnych
warunków brzegowych, opartej na nich analizie ryzyka, wyboru ro- bota z odpowiednimi funkcjami bezpieczeństwa i doborze odpo- wiednich dodatkowych komponentów bezpieczeństwa, a wreszcie końcowej walidacji aplikacji.
W procesie tym kluczową rolę odgrywa specyfikacja techniczna ISO/TS 15066 „Roboty i urządzenia dla robotyki - Roboty współ- pracujące”, która umożliwia wdrożenie bezpiecznej współpracy człowieka z robotem po odpowiedniej walidacji. Opisano w niej cztery metody współpracy jako zasady ochrony, które integrator może zastosować przy wdrażaniu aplikacji HRC:
Metoda 1 - monitorowanie zatrzymania Metoda 2 - prowadzenie ręczne
Metoda 3 - monitorowanie prędkości i separacji Metoda 4 - ograniczenie mocy i siły
Wdrażając aplikację bazującą na współpracy człowieka z robo- tem (HRC), integratorzy systemów w swojej aplikacji mogą wybrać jedną z metod lub ich kombinację.
Specyfikacja Techniczna jest ponadto pierwszym dokumentem normatywnym, który w swoim Załączniku A podaje szczegółowe informacje na temat granicznych wartości sił i ciśnień, dla różnych części ciała, jakie mogą występować podczas kolizji człowieka z ro- botem. Wartości te zostały określone na podstawie badań progu bólu człowieka.”. W praktyce bezpieczną współpracę człowieka z robotem osiąga się poprzez połączenie metod „monitorowa- nia prędkości i separacji” oraz „ograniczania mocy i siły” zgod- nie z ISO/TS 15066. Załącznik do Specyfikacji Technicznej ISO/TS 15066 opisuje model ciała człowieka i zawiera informacje o war- tościach granicznych kolizji dla każdej części ciała (np. głowy, dło- ni, ramienia lub nogi). Jeśli aplikacja mieści się w tych granicach, oznacza to, w połączeniu z innymi wymaganiami, może spełnić wy- magania normy. Te wartości sił i ciśnień wykorzystuje się w praktyce do walidacji bezpieczeństwa aplikacji HRC.
Firma Pilz opracowała własną metodykę wykonywania pomia- rów ciśnienia i sił występujących podczas kolizji robota współpra- cującego z człowiekiem, za pomocą urządzenia PRMS (Pilz Robot Measurement System). Narzędzie to umożliwia rejestrację siły i na- cisku robota, które mogą występują w przypadku kolizji i wykorzy- stywane jest podczas walidacji aplikacji HRC. Wykonane pomiary uwzględniają odpowiednie biomechaniczne właściwości ciała w obszarach ciała uczestniczących w zderzeniu. Podczas oceny wy- ników pomiarów weryfikowana jest zgodność z tymi wartościami granicznymi. Wyposażone w sprężyny i odpowiednie czujniki urzą- dzenie może precyzyjnie rejestrować siły powstałe w wyniku zde-
30
ROBOTY PRZEMYSŁOWE 2023/2024