W  tradycyjnych aplikacjach wykorzystujących roboty przemysłowe czynności, które wymagają umiejętności motorycznych ludzi są kosztowne i trudne do zautomatyzowania. Umiejętności człowieka i zalety robota (siła, wytrzymałość, prędkość) w przyszłości zostaną silniej połączone. Wymaga to jednak zwiększenia wymagań dotyczących bezpieczeństwa, które w dużej mierze są określane indywidualnie przez konkretną aplikację i jej wymagania, ale również regulowane przez normy. 

Etapy tworzenia bezpiecznej aplikacji

Fakt, że stanowiska zrobotyzowane są zakwalifikowane jako maszyny w rozumieniu dyrektywy maszynowej oznacza, że podczas wdrażania normatywnych specyfikacji każdy etap procedury oceny zgodności musi być obowiązkowo zrealizowany. Należy zaznaczyć, że sam robot uważany jest wyłącznie za maszynę nieukończoną. Dopiero w chwili, w której niezbędne narzędzie (np. chwytak) znajdzie się na swoim miejscu, robot osiąga zamierzony cel i może być uważany za maszynę. Integrator lub użytkownik staje się producentem maszyny i jest odpowiedzialny za czynności kontrolne związane z bezpieczeństwem, obejmujące m.in. nadanie znaku CE.

Pojawienie się cobotów oznacza w praktyce jeszcze większą konieczność indywidualnego przeanalizowania każdej aplikacji pod kątem bezpieczeństwa. Istotna różnica między „klasycznymi” aplikacjami wykorzystującymi roboty przemysłowe, realizowanymi na wygrodzonych stanowiskach, a aplikacjami wykorzystującymi coboty polega na tym, że w przypadku tych drugich realnym zagrożeniem stają się kolizje między maszyną i człowiekiem. Nie mogą one jednak prowadzić do powstawania żadnych obrażeń. Warunkiem zrealizowania takiej współpracy jest z jednej strony wyposażenie robota w bardziej niezawodne mechanizmy sterowania i inteligentne, dynamiczne czujniki, dzięki którym robot „czuje”, kiedy dojdzie do kolizji. Z drugiej strony konieczne jest opracowanie na gruncie normatywnym wiarygodnych standardów bezpieczeństwa. Centralną rolę odgrywa tu specyfikacja techniczna ISO/TS 15066, która umożliwia wdrożenie bezpiecznej aplikacji HRC po przeprowadzeniu odpowiedniej walidacji.

Metody współpracy człowieka z robotem zgodnie z EN ISO 10218-2 i TS 15066

W dokumentacji technicznej ISO/TS 15066 opisano szczegółowo cztery typy współpracy jako zasady ochrony, które intergator 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

Certyfikowane pomiary oraz ocena sił i nacisku, oddziałujących na części ciała człowieka podczas kontaktu z robotem

Zgodnie ze specyfikacją techniczną ISO/TS 15066 w aplikacjach wykorzystujących współpracę człowieka z robotem (bez wygrodzeń mechanicznych) należy uwzględnić wartości progowe bólu w razie ewentualnej kolizji. Jeśli zmierzone wartości mieszczą się w zdefiniowanych wartościach granicznych, aplikacja spełnia wymagania właściwej normy. Dlatego też w każdej aplikacji wykorzystującej cobota wymagane jest wykonanie stosownych pomiarów.

Jest to kwestia najczęściej pomijana w przypadku integracji robota współpracującego z człowiekiem, a co więcej – nawet producenci robotów współpracujących rzadko wspominają o konieczności wykonywania odpowiednich pomiarów. Integratorzy często nie są świadomi tego, że powinni je wykonywać, traktując robota zaprojektowanego do współpracy jako element sam w sobie zapewniający bezpieczeństwo.

Firma Pilz opracowała własną metodykę wykonywania pomiarów ciśnienia i sił robota współpracującego, za pomocą urządzenia PRMS (Pilz Robot Measurement System). Służy ono do rejestrowania siły i nacisku robota, które mogą występować w przypadku ewentualnych kolizji i wykorzystywane jest podczas walidacji aplikacji HRC. Wykonane pomiary uwzględniają odpowiednie biomechaniczne właściwości ciała w obszarach ciała uczestniczących w zderzeniu. Podczas oceny wyników pomiarów weryfikowana jest zgodność z tymi wartościami granicznymi. 

Podsumowanie

Wzajemna współpraca człowieka i robota w coraz większym stopniu wymaga zastosowania nowych technologii i rozwiązań gwarantujących ich bezpieczną współpracę. Praktycznie nie ma dwóch identycznych aplikacji. Bezpieczną aplikację HRC można uzyskać pod warunkiem wdrożenia koncepcji bezpieczeństwa wykorzystującej prawidłowy wybór robota, jego funkcji bezpieczeństwa w połączeniu z inteligentnymi podzespołami oraz spełnieniem progów granicznych sił kolizji pomiędzy robotem a człowiekiem. Przeprowadzenie indywidualnej oceny aplikacji pod kątem bezpieczeństwa może okazać się dużym wyzwaniem dla producentów maszyn lub integratorów stanowisk zrobotyzowanych. W tego typu aplikacjach bezpieczeństwo pełni kluczową rolę. Wiedza i doświadczenie firmy Pilz oraz rozwiązania dedykowane aplikacjom zrobotyzowanym pozwalają na organizację przestrzeni, w której człowiek i robot mogą pracować bezpiecznie obok siebie bez konieczności stosowania barier fizycznych, przy uwzględnieniu odpowiednich norm i dyrektyw. 

Dzięki posiadanym kompetencjom w dziedzinie bezpieczeństwa maszyn możemy opracować projekt globalnej strategii bezpieczeństwa dla Twojej aplikacji zrobotyzowanej, od projektu po wsparcie w procesie nadania znaku CE. Naszą ofertę usług uzupełnia bogaty program szkoleń bazujący na praktycznych przykładach.