Obrázek 1: Jedinečné postavení kobotů v oblasti robotiky je dáno jejich vnitřní konstrukcí, která zahrnuje technologii snímání síly. Obrázky poskytla společnost Applied Manufacturing Technologies Obrázek 1: Jedinečné postavení kobotů v oblasti robotiky je dáno jejich vnitřní konstrukcí, která zahrnuje technologii snímání síly. Obrázky poskytla společnost Applied Manufacturing Technologies

Kolaborativní roboty nabízejí výrobcům potenciál, ale firmy musejí věnovat náležitou péči vzdělávání, posouzení a celkovému návrhu.

Kolaborativní roboty, často označované jako koboty, jsou robotická zařízení určená k fyzické interakci s lidmi v pracovním prostoru. Zvažte tři fáze úspěšného nasazení kolaborativních robotů: vzdělávání, posouzení a návrh.

  1. Vzdělávání v oblasti kolaborativních robotů

První fází zavádění každé nové technologie je vzdělávání. Jak toto zařízení funguje? Jaké jsou jeho možnosti a omezení? Jak to ovlivňuje naše chápání bezpečnosti?

Jedinečné postavení kobotů v oblasti robotiky je dáno jejich vnitřní konstrukcí s technologií snímání síly. Robot je navržen tak, aby se zastavil, když jsou detekovány vnější síly přesahující prahové hodnoty, a zabránil tak zranění. Přípustná rychlost a krouticí moment při pohybu robotu jsou omezeny, aby se vyloučil nebezpečný kontakt s lidskou obsluhou. Mnoho modelů kobotů umožňuje programovatelné ovládání tohoto nastavení, takže míru omezení lze přizpůsobit potřebám systému. Firmy zavádějící koboty musejí být poučeny o správných bezpečnostních požadavcích na automatizované systémy a koboty.

Bezpečnostní strategie při používání konvenčních robotů se do značné míry soustředí na oddělení robotické automatizace od člověka, jako jsou ochranné prvky, například ohrazení omezující přístup člověka do provozních prostor robotu. Na pracovištích, kde člověk a robot sdílejí společný pracovní prostor, se obvykle používají monitorovací zařízení, kupříkladu světelné závory a podlahové skenery. Normy stanovují provozní vzdálenosti mezi automatizací a lidmi v různých scénářích.

K důležitým krokům při zavádění patří určení bezpečnostního orgánu. Když je záměrem, aby lidé a roboty spolupracovali, vyžaduje to změnu přístupu k bezpečnosti. Pokyny se neustále vyvíjejí a je velmi důležité mít určeného odborníka, který má přehled o oborových standardech a osvědčených postupech. Mezi tyto předpisy patří norma ANSI/RIA R15.06-2012 pro obecnou bezpečnost robotických systémů a norma RIA R15.806-2016, která se konkrétněji zabývá technologií kolaborativních robotů. Technická zpráva RIA TR15.806-2018 poskytuje další pokyny k testování, které může být vyžadováno při navrhování kolaborativního pracovního prostoru. 

CTL2108 MAG2 F4 ApplyingCobots AMT Fig2Obrázek 2: Fáze posouzení se bude opírat o znalosti o kolaborativních zařízeních a o znalost norem. Zadávání úkolů bude ovlivněno schopnostmi daného robotu.

  1. Posouzení kolaborativního robotu

Mylná je ovšem představa, že kolaborativní robot je pro člověka naprosto bezpečný. Funkce omezení výkonu a síly se vztahují pouze na samotný robot. Neberou v úvahu další potenciální nebezpečí, včetně součástí připevněných k primárnímu tělesu robotu, jako je například nástroj na konci ramene (EOAT).

Druhou fází zavádění kolaborativní technologie je posouzení bezpečnosti systému. Posouzení bezpečnostních rizik je zhodnocení potenciálních nebezpečí v systému na základě úkolů. Nebezpečí se hodnotí podle charakteristik, jako je závažnost a četnost, a poté se přezkoumá možnost zmírnění rizika prostřednictvím návrhu. Tento průběžný proces by měl začít již v předprojektové přípravě systému a pokračovat během jeho budování. Tento typ iterativního postupu zajistí, že bezpečnostní hlediska budou splněna již během návrhu, a nikoli až dodatečně.

Zvažte, jaké úkoly bude automatizace provádět. Nechte lidi dělat to, co umějí nejlépe, například kritické rozhodování, vysokou obratnost/vnímání, technické know-how a nerutinní operace. Roboty se nejlépe hodí pro práci, která se opakuje a je bezmyšlenkovitá. Do programování lze zahrnout i rozhodovací procesy. Je to efektivní kompromis, pokud jsou výstupy rozhodování omezené. U kolaborativních robotů je toto rozhodnutí o přidělení úkolu rozšířeno o hledisko, jak to ovlivní hodnocení rizika.

Fáze posouzení se bude opírat o znalosti o kolaborativních zařízeních a o znalost norem. Zadávání úkolů bude ovlivněno schopnostmi robotu. Zařízení omezující výkon a sílu pracují s omezením nosnosti a rychlosti pro ovládání síly. Kobotická zařízení od jednoho výrobce robotů mohou mít maximální nosnost v rozsahu od 4 do 35 kg. Ve srovnání s průmyslovými roboty, jejichž nosnost může přesahovat 2 000 kg, se jedná o relativně malý rozsah. Rychlost ramene je ve srovnání s běžnými modely robotů výrazně omezena, což může ovlivnit cílovou dobu cyklu. Každý úkol kobotu bude muset být vyhodnocen na základě těchto parametrů z hlediska proveditelnosti.

CTL2108 MAG2 F4 ApplyingCobots AMT Fig3Obrázek 3: Většina kobotických zařízení má zaoblené kontury, aby se zvětšila plocha a snížila působící síla v případě kontaktu

  1. Návrh systému kolaborativního robotu

Návrh implementace systému kolaborativního robotu zahrnuje analýzu kontaktu s člověkem, nejen kobot samotný. Při posuzování rizik je třeba zohlednit nástroje a zařízení. Úkoly je nutno přezkoumat s ohledem na potenciální nebezpečí rozdrcení a nárazu, protože lidé se mohou nacházet v blízkosti zařízení. Bezpečnostní normy objasňují, jaké síly jsou přípustné z hlediska ohrožení různých částí lidského těla. Jinak se posuzuje kontakt s dolní končetinou a jinak kontakt s lidským okem. Flexibilita programování a nastavení kobotů vyžaduje pochopení toho, jak by bylo možné testovat specifikace, aby byly zajištěny správné limity pro bezpečnost obsluhy. Pro identifikaci nebezpečí a parametrů návrhu je užitečným pomocníkem simulace.

Většina kobotických zařízení má zaoblené kontury, aby se zvětšila plocha a snížila působící síla v případě kontaktu. Podobný konstrukční přístup je třeba uplatnit i u dalších nástrojů a zařízení, které budou součástí pracovního prostoru. To může zahrnovat použití speciálních krytů, aby se zabránilo zbytečnému přístupu ke komponentům, jež by mohly představovat nebezpečí pro pracovníka v blízkosti. V případě potřeby údržby lze kryt sejmout a získat přístup.

Některé úkoly mohou představovat nebezpečí, které s ohledem na proces nelze vyřešit. Síla nutná k upevnění dílu k sestavě může přesahovat specifikační omezení. Další možností je použití pomocného zařízení pro řízení přístupu lidí do kontrolovaného prostoru během této operace. K tomu lze použít komponenty, jako jsou světelné závory, které monitorují přístup lidí do okolí zařízení. Návrh systému by měl zajišťovat bezpečnostní kontrolu, když hrozí nebezpečí během úkolu vkládání, a umožnit kooperativní proces za účasti člověka a robotu.

Zacházet s koboty jako se standardními roboty by omezovalo jejich potenciální přínos. Ignorování bezpečnosti od samého počátku způsobí zbytečné problémy při tvorbě návrhu. Navrhujte pracovní prostor již od začátku jako kolaborativní.

Autorkou článku je Kelly Chalmersová, vedoucí projektová manažerka ve společnosti Applied Manufacturing Technologies, která je obsahovým partnerem vydavatelství CFE Media. Upravil Chris Vavra, ředitel pro webový obsah časopisu Control Engineering, CFE Media and Technology, Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript..

Control Engineering Česko

Control Engineering Česko je přední časopis o průmyslové automatizaci. Je vydáván v licenci amerického Control Engineering, které poskytuje novinky z této oblasti více než 60 let.

www.controlengcesko.com