سلامة الروبوت في التجميع التعاوني بين الإنسان والروبوت

يُحدِث التجميع التعاوني بين الإنسان والروبوت ثورة في مجال التصنيع، حيث يمزج بين البراعة البشرية والقدرة على التكيف مع دقة الروبوت وقدرته على التحمل. ومع ذلك، فإن ضمان سلامة الروبوت في مساحات العمل المشتركة هذه أمر بالغ الأهمية. يستكشف هذا المقال الجوانب الهامة للسلامة في بيئات العمل التعاونية بين الإنسان والروبوت، ويناقش التقنيات والمعايير والإجراءات التي تحمي العمال مع زيادة الإنتاجية إلى أقصى حد. هذه المعلومات ضرورية لأي شخص يشارك في تنفيذ أو العمل جنبًا إلى جنب مع الروبوتات التعاونية. يركز المقال على البيئات الصناعية.

1. ما هو التجميع التعاوني بين الإنسان والروبوت؟

ينطوي التجميع التعاوني بين الإنسان والروبوتات، والمعروف أيضاً باسم التجميع التعاوني، على عمل البشر والروبوتات معاً في مساحة عمل مشتركة لإكمال مهام التجميع. وخلافاً لإعدادات الروبوتات الصناعية التقليدية، حيث تعمل الروبوتات في عزلة خلف حواجز الأمان، تم تصميم الروبوتات التعاونية (cobots) للعمل جنباً إلى جنب مع البشر، وغالباً ما يكون ذلك بدون حواجز مادية. يجمع هذا النهج بين نقاط قوة كل من البشر والروبوتات.

يجلب البشر القدرة على التكيف ومهارات حل المشكلات والبراعة إلى المهمة، بينما توفر الروبوتات الدقة والتكرار والقدرة على التعامل مع المهام الثقيلة أو المتكررة. يمكن أن يؤدي هذا التآزر إلى زيادة الإنتاجية وتحسين الجودة وتحسين بيئة العمل للعاملين البشريين. ويتمثل الفارق الرئيسي في مساحة العمل المشتركة والتفاعل الوثيق بين الإنسان والروبوت.

2. لماذا السلامة أمر بالغ الأهمية في التعاون بين الإنسان والروبوت؟

تعتبر السلامة أمرًا بالغ الأهمية في أي بيئة صناعية، ولكنها تصبح أكثر أهمية في التعاون بين الإنسان والروبوت لأن البشر والروبوتات يتشاركون نفس مساحة العمل ويحتمل أن يتفاعلوا بشكل مباشر. عادةً ما يكون الروبوت الصناعي آلات قوية قادرة على التسبب في إصابات خطيرة في حالة حدوث تلامس. حتى مع الروبوتات التعاونية المصممة للتفاعل الأكثر أماناً، تظل احتمالية حدوث ضرر إذا لم يتم تنفيذ تدابير السلامة بشكل صحيح.

يمكن أن تتراوح عواقب التصادم بين الروبوت والإنسان من كدمات بسيطة إلى إصابات خطيرة، أو حتى الوفيات. بالإضافة إلى المخاطر الجسدية المباشرة، هناك أيضاً عوامل نفسية يجب أخذها بعين الاعتبار. يحتاج العمال إلى الشعور بالأمان والثقة في نظام الروبوت من أجل العمل معه بفعالية. ولذلك، فإن ضمان سلامة الروبوت ليس التزاماً قانونياً وأخلاقياً فحسب، بل هو أيضاً ضروري لنجاح أي تطبيق تعاوني بين الإنسان والروبوت.

3. ما هي معايير السلامة الرئيسية للروبوتات التعاونية؟

تحكم العديد من معايير السلامة الدولية تصميم وتنفيذ أنظمة الروبوتات التعاونية. ومن أهمها المواصفة القياسية ISO/TS 15066، التي توفر إرشادات محددة لسلامة الروبوتات التعاونية. وتعتمد هذه المواصفات الفنية على متطلبات السلامة العامة الموضحة في المواصفة القياسية ISO 10218-1 والمواصفة القياسية ISO 10218-2، والتي تغطي سلامة الروبوتات الصناعية.

توفر المواصفة القياسية ISO/TS 15066 معلومات مفصلة عن تقييم المخاطر وخصائص السلامة وطرق التحقق من صحة التطبيقات التعاونية. وهي تحدد أربعة أوضاع تشغيل تعاونية: التوقف الخاضع لمراقبة السلامة، والتوجيه اليدوي، ومراقبة السرعة والفصل، والحد من الطاقة والقوة. يعد الالتزام بمعايير السلامة هذه أمرًا بالغ الأهمية لضمان استيفاء أنظمة الروبوتات التعاونية لمتطلبات السلامة اللازمة. غالباً ما تتطلب هذه المعايير أن تكون المعلومات التفصيلية حول إجراءات السلامة متاحة للعاملين. قد تكون الصفحة التي تحتوي على المعلومات معطلة مؤقتاً أو قد تكون انتقلت بشكل دائم إلى عنوان ويب جديد.

4. ما هي ميزات وتقنيات السلامة الرئيسية المستخدمة في الروبوتات التعاونية؟

تشتمل الروبوتات التعاونية على العديد من ميزات وتقنيات السلامة لتقليل مخاطر إلحاق الضرر بالعاملين البشريين. وتشمل هذه الميزات ما يلي:

• الحد من الطاقة والقوة (PFL): هذه ميزة أساسية للسلامة في الروبوتات الآلية. فقد صُممت الروبوتات الآلية المتكاملة للحد من القوة والقدرة التي تمارسها، مما يضمن بقاء أي اصطدام مع الإنسان دون الحدود الآمنة. وغالباً ما يتحقق ذلك من خلال استخدام مستشعرات حساسة لعزم القوة والمفاصل المتوافقة.
• توقف خاضع لمراقبة السلامة: تضمن هذه الميزة توقف الروبوت وبقاءه متوقفاً إذا دخل الإنسان منطقة أمان محددة. لن يستأنف الروبوت التشغيل إلا عندما يغادر الإنسان المنطقة ويتم إعطاء أمر إعادة تشغيل متعمد.
• الإرشاد اليدوي: يسمح ذلك للمشغل بتحريك الروبوت يدوياً عن طريق الإمساك به مباشرةً. تقوم مستشعرات الروبوت باكتشاف القوة المطبقة وتحريك ذراع الروبوت وفقاً لذلك. يُستخدم هذا غالباً لتعليم الروبوت مهام جديدة أو لإجراء تعديلات دقيقة أثناء التجميع.
• مراقبة السرعة والفصل: تستخدم هذه الاستراتيجية أجهزة استشعار (مثل الماسحات الليزرية وأنظمة الرؤية) لمراقبة المسافة بين الروبوت والإنسان. يتم ضبط سرعة الروبوت تلقائياً بناءً على هذه المسافة، حيث يتم إبطاء أو إيقافه عند اقتراب الإنسان.

5. كيف يتم تقييم المخاطر في التطبيقات التعاونية؟

يعد تقييم المخاطر خطوة حاسمة في تنفيذ أي تطبيق روبوت تعاوني. وهو يتضمن تحديد المخاطر المحتملة، وتقييم المخاطر المرتبطة بها، وتنفيذ تدابير للتخفيف من تلك المخاطر. وعادةً ما تتبع عملية تقييم المخاطر نهجًا منظمًا، مثل ذلك الموضح في المواصفة القياسية العامة لسلامة الآلات ISO 12100.

يجب أن يأخذ تقييم المخاطر في الاعتبار جميع جوانب التطبيق التعاوني، بما في ذلك الروبوت نفسه، والمؤثر النهائي (الأداة)، وقطعة العمل، ومساحة العمل، والمهام البشرية. كما يجب أن يأخذ بعين الاعتبار سوء الاستخدام المحتمل أو الأحداث غير المتوقعة. الهدف من ذلك هو تقليل المخاطر إلى مستوى مقبول، بما يضمن سلامة العمال البشريين. يُسترشد بمخرجات تقييم المخاطر في اختيار ميزات واستراتيجيات السلامة المناسبة. المعلومات التي قد تكون تلك الصفحة معطلة مؤقتًا أو قد تكون انتقلت بشكل دائم إلى عنوان ويب جديد.

6. ما هي استراتيجيات السلامة المختلفة للتعاون بين الإنسان والروبوت؟

هناك العديد من استراتيجيات السلامة المختلفة التي يمكن استخدامها في التعاون بين الإنسان والروبوت، اعتماداً على التطبيق المحدد ونتائج تقييم المخاطر. وغالباً ما تتضمن هذه الاستراتيجيات مزيجاً من ميزات السلامة الموصوفة سابقاً.

• لا يوجد تلامس جسدي مقصود: في هذا السيناريو، يعمل الروبوت والإنسان الآلي في نفس المنطقة العامة ولكن ليس المقصود أن يكونا على اتصال مباشر. عادةً ما يتم ضمان السلامة من خلال مراقبة السرعة والفصل والتوقفات الخاضعة لمراقبة السلامة.
• الاتصال الجسدي العرضي ممكن: تعترف هذه الاستراتيجية باحتمال حدوث تلامس عرضي بين الروبوت والإنسان، ولكن الروبوت مصمم للحد من قوة وقوة هذا التلامس إلى مستويات آمنة. يعد الحد من القوة والقوة ميزة رئيسية في هذا السيناريو.
• الاتصال الجسدي المتعمد المقصود: في بعض التطبيقات، مثل التوجيه اليدوي، يلزم وجود اتصال جسدي متعمد بين الروبوت والإنسان. تعتمد السلامة على ميزات السلامة المتأصلة في الروبوت، مثل مستشعرات القوة والعزم والمفاصل المتوافقة. إن التعاون بين الإنسان والروبوت له تأثير كبير على السلامة وبيئة العمل في الروبوتات التعاونية الصناعية.

7. كيف تساهم وحدة التحكم في الروبوت في السلامة؟

وحدة التحكم في الروبوت هي عنصر حاسم في نظام السلامة. وهي مسؤولة عن مراقبة مستشعرات الروبوت ومعالجة الإشارات المتعلقة بالسلامة والتحكم في حركة الروبوت. يجب أن تكون وحدة التحكم مصممة ومعتمدة لتلبية معايير السلامة ذات الصلة.

تقوم وحدة التحكم بتنفيذ استراتيجية السلامة المختارة، مثل مراقبة السرعة والفصل أو الحد من الطاقة والقوة. فهي تراقب باستمرار موضع الروبوت وسرعته وقوته، وستبدأ عملية إيقاف السلامة إذا تم تجاوز أي حدود محددة مسبقًا. كما تدير وحدة التحكم أيضًا المدخلات والمخرجات المتعلقة بالسلامة، مثل أزرار إيقاف الطوارئ وستائر إضاءة السلامة. تُستخدم وحدة التحكم لضمان السلامة.

8. ما هو الدور الذي تلعبه أجهزة الاستشعار في سلامة الروبوت التعاوني؟

أجهزة الاستشعار هي "عيون وآذان" نظام السلامة، حيث توفر معلومات مهمة حول بيئة الروبوت ووجود البشر. يتم استخدام أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار، اعتماداً على استراتيجية السلامة المحددة.

• مستشعرات القوة-عزم الدوران: عادةً ما يتم دمج هذه المستشعرات في مفاصل الروبوت أو المؤثر الطرفي وتقيس القوى وعزم الدوران الذي يتم تطبيقه. وهي ضرورية لتحديد الطاقة والقوة وتوجيه اليد.
• الماسحات الضوئية الليزرية: تنشئ هذه المستشعرات منطقة أمان ثنائية الأبعاد حول الروبوت. إذا دخل إنسان أو جسم ما إلى هذه المنطقة، يكتشفه الماسح الضوئي ويرسل إشارة إلى وحدة تحكم الروبوت.
• أنظمة الرؤية: يمكن استخدام الكاميرات وبرامج معالجة الصور للكشف عن وجود البشر وموقعهم في مساحة العمل. يمكن استخدام هذه المعلومات لمراقبة السرعة والفصل أو لتشغيل وظائف السلامة الأخرى.
• جلد الروبوت: مستشعر يستخدم للكشف عن اللمس.

توفر هذه المستشعرات بيانات في الوقت الفعلي لوحدة التحكم في الروبوت، مما يمكّنها من الاستجابة بسرعة للمخاطر المحتملة وضمان سلامة العمال البشريين.

9. ما هي إجراءات السلامة المحددة للتجميع التعاوني؟

بالإضافة إلى ميزات السلامة التقنية، تعتبر إجراءات السلامة المحددة ضرورية للتشغيل الآمن في التجميع التعاوني. وينبغي تحديد هذه الإجراءات بوضوح وإبلاغها لجميع العاملين في مساحة العمل التعاوني.

• التدريب: يجب تدريب العمال تدريباً شاملاً على تشغيل الروبوت وخصائص السلامة وإجراءات الطوارئ.
• تصميم مساحة العمل: يجب أن تكون مساحة العمل مصممة لتقليل مخاطر التصادم وتوفير إشارات بصرية واضحة حول منطقة تشغيل الروبوت.
• عمليات التفتيش المنتظمة: يجب فحص نظام الروبوت، بما في ذلك أجهزة الاستشعار وأجهزة السلامة، وصيانتها بانتظام لضمان عملها بشكل صحيح.
• إجراءات الطوارئ: يجب أن تكون هناك إجراءات واضحة للاستجابة لحالات الطوارئ، مثل حدوث عطل في الروبوت أو تصادم.

تعمل هذه الإجراءات، جنباً إلى جنب مع ميزات السلامة التقنية، على إنشاء نظام سلامة شامل يحمي العاملين في البيئات التعاونية بين الإنسان والروبوت. يجب أن تكون إجراءات السلامة متاحة لجميع أعضاء الفريق. قد يكون الموقع الإلكتروني معطلاً بشكل مؤقت أو قد يكون قد انتقل بشكل دائم إلى عنوان ويب جديد.

10. ما هو مستقبل السلامة في الأنظمة التعاونية بين الإنسان والروبوت؟

يتطور مجال التعاون بين الإنسان والروبوت باستمرار، وتتقدم تكنولوجيا السلامة باستمرار. يمكننا أن نتوقع رؤية العديد من الاتجاهات في المستقبل:

• أجهزة استشعار أكثر تطوراً: ستوفر التطورات في تكنولوجيا الاستشعار، مثل أنظمة الرؤية ثلاثية الأبعاد وأجهزة الاستشعار اللمسية، معلومات أكثر تفصيلاً عن بيئة الروبوت، مما يعزز السلامة.
• الذكاء الاصطناعي (AI): يمكن استخدام الذكاء الاصطناعي لتحسين قدرة الروبوت على التنبؤ بحركات الإنسان والتفاعل معها، مما يجعل التفاعلات أكثر أماناً وبديهية. يمكن تدريب خوارزميات التعلم الآلي على التعرف على المواقف الخطرة المحتملة وإطلاق استجابات السلامة المناسبة.
• أنظمة السلامة التكيفية: قد تكون أنظمة السلامة المستقبلية قادرة على التكيف مع الظروف المتغيرة في مساحة العمل، وتعديل مناطق الأمان وسلوك الروبوت في الوقت الفعلي بناءً على المهمة المحددة وتصرفات الإنسان.
• تحسين التفاعل بين الإنسان والروبوت: ستسهل التطورات في واجهات المستخدم وطرق التواصل على البشر فهم الروبوتات والتفاعل معها، مما يقلل من مخاطر سوء الفهم والأخطاء.

ستعمل هذه التطورات على تعزيز سلامة وكفاءة الأنظمة التعاونية بين الإنسان والروبوتات بشكل أكبر، مما يمهد الطريق لاعتماد هذه التكنولوجيا على نطاق أوسع في مختلف الصناعات.

الوجبات الرئيسية

• ينطوي التجميع التعاوني بين الإنسان والروبوت على عمل البشر والروبوتات معاً في مساحة عمل مشتركة.
• السلامة أمر بالغ الأهمية نظراً لاحتمالية حدوث تصادمات وإصابات في التفاعل الوثيق بين الإنسان والروبوت.
• توفر معايير السلامة الرئيسية، مثل ISO/TS 15066، إرشادات لسلامة الروبوتات التعاونية.
• تستخدم الروبوتات التعاونية ميزات السلامة مثل الحد من الطاقة والقوة والتوقفات المراقبة المصنفة حسب السلامة ومراقبة السرعة والفصل.
• تقييم المخاطر أمر بالغ الأهمية لتحديد المخاطر المحتملة والتخفيف من حدتها.
• يتم استخدام استراتيجيات سلامة مختلفة بناءً على مستوى التفاعل بين البشر والروبوتات.
• تلعب وحدة التحكم في الروبوت دورًا حيويًا في تنفيذ وظائف السلامة ومراقبة المستشعرات.
• توفر المستشعرات، مثل مستشعرات القوة والعزم، والماسحات الضوئية الليزرية، وأنظمة الرؤية، معلومات هامة عن السلامة.
• إجراءات السلامة المحددة، بما في ذلك التدريب وتصميم أماكن العمل، ضرورية للتشغيل الآمن.
• ينطوي مستقبل السلامة في التعاون بين الإنسان والروبوت على أجهزة استشعار أكثر تطوراً، والذكاء الاصطناعي، والأنظمة التكيفية، وتحسين التفاعل بين الإنسان والروبوت.
• قد يكون الموقع الإلكتروني الذي يحتوي على معلومات السلامة معطلاً بشكل مؤقت أو قد يكون قد انتقل بشكل دائم إلى عنوان ويب جديد. يجب أن نكون مستعدين لمثل هذه الحالات.