Robotveiligheid in collaboratieve assemblage tussen mens en robot

Samenassemblage tussen mens en robot zorgt voor een revolutie in de productie, waarbij menselijke behendigheid en aanpassingsvermogen worden gecombineerd met robotprecisie en uithoudingsvermogen. Het is echter van het grootste belang om de veiligheid van robots in deze gedeelde werkruimten te garanderen. Dit artikel onderzoekt de kritieke aspecten van veiligheid in omgevingen waar wordt samengewerkt tussen mens en robot en bespreekt de technologieën, normen en procedures die werknemers beschermen en tegelijkertijd de productiviteit maximaliseren. Deze informatie is van vitaal belang voor iedereen die betrokken is bij het implementeren van of werken met samenwerkende robots. Het artikel richt zich op industriële omgevingen.

1. Wat is assemblage in samenwerking tussen mens en robot?

Mens-robot assemblage in samenwerking, ook bekend als collaboratieve assemblage, houdt in dat mensen en robots samenwerken in een gedeelde werkruimte om assemblagetaken uit te voeren. In tegenstelling tot traditionele industriële robotopstellingen, waar robots geïsoleerd werken achter veiligheidsbarrières, zijn collaboratieve robots (cobots) ontworpen om naast mensen te werken, vaak zonder fysieke barrières. Deze benadering combineert de sterke punten van zowel mensen als robots.

Mensen brengen aanpassingsvermogen, probleemoplossend vermogen en handigheid in de taak, terwijl robots precisie, herhaalbaarheid en het vermogen om zware of repetitieve taken uit te voeren bieden. Deze synergie kan leiden tot een hogere productiviteit, verbeterde kwaliteit en verbeterde ergonomie voor menselijke werknemers. Het belangrijkste onderscheid is de gedeelde werkruimte en de nauwe interactie tussen mens en robot.

2. Waarom is veiligheid zo belangrijk bij de samenwerking tussen mens en robot?

Veiligheid is van het grootste belang in elke industriële omgeving, maar wordt nog belangrijker bij de samenwerking tussen mens en robot omdat mensen en robots dezelfde werkruimte delen en mogelijk direct met elkaar in contact komen. Industriële robots zijn van oudsher krachtige machines die bij contact ernstig letsel kunnen veroorzaken. Zelfs met collaboratieve robots die ontworpen zijn voor een veiligere interactie, blijft de kans op schade bestaan als de veiligheidsmaatregelen niet goed geïmplementeerd zijn.

De gevolgen van een botsing tussen een robot en een mens kunnen variëren van lichte kneuzingen tot ernstige verwondingen of zelfs de dood. Naast de directe fysieke risico's zijn er ook psychologische factoren om rekening mee te houden. Werknemers moeten zich veilig voelen en vertrouwen hebben in het robotsysteem om er effectief mee te kunnen werken. Daarom is het garanderen van robotveiligheid niet alleen een wettelijke en ethische verplichting, maar ook essentieel voor het succes van elke toepassing voor samenwerking tussen mens en robot.

3. Wat zijn de belangrijkste veiligheidsnormen voor collaboratieve robots?

Verschillende internationale veiligheidsnormen regelen het ontwerp en de implementatie van collaboratieve robotsystemen. Een van de belangrijkste is ISO/TS 15066, die specifieke richtlijnen geeft voor de veiligheid van samenwerkende robots. Deze technische specificatie bouwt voort op de algemene veiligheidseisen in ISO 10218-1 en ISO 10218-2, die betrekking hebben op de veiligheid van industriële robots.

ISO/TS 15066 biedt gedetailleerde informatie over risicobeoordeling, veiligheidskenmerken en validatiemethoden voor samenwerkingstoepassingen. Het definieert vier samenwerkingsmodi: Op veiligheid gecontroleerde stop, handgeleiding, snelheids- en scheidingsbewaking en kracht- en krachtbegrenzing. Het naleven van deze veiligheidsnormen is cruciaal om ervoor te zorgen dat samenwerkende robotsystemen voldoen aan de noodzakelijke veiligheidseisen. Deze normen vereisen vaak dat gedetailleerde informatie over veiligheidsprocedures toegankelijk moet zijn voor werknemers. De pagina met informatie kan tijdelijk niet beschikbaar zijn of kan permanent naar een nieuw webadres zijn verhuisd.

4. Wat zijn de belangrijkste veiligheidsfuncties en -technologieën die worden gebruikt in collaboratieve robots?

Collaboratieve robots bevatten verschillende veiligheidsfuncties en -technologieën om het risico op letsel bij menselijke werknemers te minimaliseren. Deze omvatten:

• Krachtbegrenzing (PFL): Dit is een fundamenteel veiligheidskenmerk van cobots. PFL-robots zijn ontworpen om de kracht en het vermogen dat ze uitoefenen te beperken, zodat elke botsing met een mens onder veilige drempels blijft. Dit wordt vaak bereikt door het gebruik van gevoelige krachtkoppelsensoren en meegaande gewrichten.
• Bewaakte halte met veiligheidsclassificatie: Deze functie zorgt ervoor dat de robot stopt en gestopt blijft als een mens een gedefinieerde veiligheidszone binnengaat. De robot zal pas weer gaan werken als de mens de zone heeft verlaten en er een weloverwogen herstartcommando wordt gegeven.
• Handbegeleiding: Hierdoor kan een operator de robot handmatig bewegen door hem direct vast te pakken. De sensoren van de robot detecteren de uitgeoefende kracht en bewegen de robotarm overeenkomstig. Dit wordt vaak gebruikt om de robot nieuwe taken te leren of voor fijne aanpassingen tijdens assemblage.
• Snelheids- en scheidingsbewaking: Deze strategie maakt gebruik van sensoren (bv. laserscanners, visionsystemen) om de afstand tussen de robot en de mens te controleren. De snelheid van de robot wordt automatisch aangepast op basis van deze afstand en vertraagt of stopt als de mens nadert.

5. Hoe wordt risicobeoordeling uitgevoerd in samenwerkingsapplicaties?

Risicobeoordeling is een cruciale stap bij het implementeren van elke collaboratieve robottoepassing. Het omvat het identificeren van potentiële gevaren, het beoordelen van de bijbehorende risico's en het implementeren van maatregelen om deze risico's te beperken. Het risicobeoordelingsproces volgt meestal een gestructureerde aanpak, zoals beschreven in ISO 12100, de algemene norm voor machineveiligheid.

De risicobeoordeling moet rekening houden met alle aspecten van de gezamenlijke toepassing, waaronder de robot zelf, de eindeffector (gereedschap), het werkstuk, de werkruimte en de menselijke taken. Er moet ook rekening worden gehouden met mogelijk verkeerd gebruik of onverwachte gebeurtenissen. Het doel is om de risico's tot een aanvaardbaar niveau te beperken, zodat de veiligheid van menselijke werknemers gegarandeerd is. De resultaten van de risicobeoordeling vormen de basis voor de selectie van geschikte veiligheidsvoorzieningen en -strategieën. De informatie op die pagina kan tijdelijk niet beschikbaar zijn of kan permanent naar een nieuw webadres zijn verhuisd.

6. Wat zijn de verschillende veiligheidsstrategieën voor samenwerking tussen mens en robot?

Er zijn verschillende veiligheidsstrategieën die kunnen worden toegepast bij de samenwerking tussen mens en robot, afhankelijk van de specifieke toepassing en de resultaten van de risicobeoordeling. Deze strategieën omvatten vaak een combinatie van de eerder beschreven veiligheidsfuncties.

• Geen lichamelijk contact bedoeld: In dit scenario werken de robot en de mens in hetzelfde algemene gebied, maar is het niet de bedoeling dat ze rechtstreeks met elkaar in contact komen. De veiligheid wordt meestal gegarandeerd door snelheids- en scheidingscontroles en op veiligheid gecontroleerde stops.
• Af en toe lichamelijk contact mogelijk: Deze strategie erkent dat er af en toe contact kan zijn tussen de robot en de mens, maar de robot is ontworpen om de kracht en het vermogen van dit contact te beperken tot een veilig niveau. Krachtbeperking is een belangrijk kenmerk in dit scenario.
• Opzettelijk lichamelijk contact bedoeld: In sommige toepassingen, zoals handgeleiding, is bewust fysiek contact tussen de robot en de mens vereist. De veiligheid is afhankelijk van de inherente veiligheidskenmerken van de robot, zoals krachtkoppelsensoren en compatibele gewrichten. Samenwerking tussen mens en robot heeft een grote invloed op veiligheid en ergonomie in industriële collaboratieve robotica.

7. Hoe draagt de robotbesturing bij tot de veiligheid?

De robotbesturing is een kritisch onderdeel van het veiligheidssysteem. Deze is verantwoordelijk voor het monitoren van de sensoren van de robot, het verwerken van veiligheidsgerelateerde signalen en het besturen van de beweging van de robot. De controller moet ontworpen en gecertificeerd zijn om te voldoen aan de relevante veiligheidsnormen.

De besturing implementeert de gekozen veiligheidsstrategie, zoals snelheids- en scheidingsbewaking of krachtbegrenzing. Hij controleert continu de positie, snelheid en kracht van de robot en zal een veiligheidsstop initiëren als een vooraf gedefinieerde limiet wordt overschreden. De controller beheert ook veiligheidsgerelateerde in- en uitgangen, zoals noodstopknoppen en veiligheidslichtschermen. De controller wordt gebruikt om de veiligheid te garanderen.

8. Welke rol spelen sensoren in de veiligheid van samenwerkende robots?

Sensoren zijn de "ogen en oren" van het veiligheidssysteem en leveren cruciale informatie over de omgeving van de robot en de aanwezigheid van mensen. Er worden verschillende soorten sensoren gebruikt, afhankelijk van de specifieke veiligheidsstrategie.

• Kracht- en koppelsensoren: Deze sensoren zijn meestal geïntegreerd in de gewrichten of eindeffector van de robot en meten de krachten en koppels die worden uitgeoefend. Ze zijn essentieel voor kracht- en krachtbegrenzing en handgeleiding.
• Laserscanners: Deze sensoren creëren een tweedimensionale veiligheidszone rond de robot. Als een mens of object deze zone binnengaat, detecteert de scanner dit en stuurt een signaal naar de robotbesturing.
• Vision-systemen: Camera's en beeldverwerkingssoftware kunnen worden gebruikt om de aanwezigheid en positie van mensen in de werkruimte te detecteren. Deze informatie kan worden gebruikt voor snelheids- en scheidingsbewaking of om andere veiligheidsfuncties te activeren.
• Robot Huid: Sensor die wordt gebruikt om aanrakingen te detecteren.

Deze sensoren leveren realtime gegevens aan de robotbesturing, zodat deze snel kan reageren op potentiële gevaren en de veiligheid van menselijke werknemers kan garanderen.

9. Wat zijn de specifieke veiligheidsprocedures voor collaboratieve assemblage?

Naast de technische veiligheidsvoorzieningen zijn specifieke veiligheidsprocedures essentieel voor een veilige werking van collaboratieve assemblage. Deze procedures moeten duidelijk gedefinieerd en gecommuniceerd worden naar al het personeel dat in de collaboratieve werkruimte werkt.

• Training: Werknemers moeten een grondige training krijgen over de werking van de robot, de veiligheidsfuncties en de noodprocedures.
• Ontwerp van de werkruimte: De werkruimte moet ontworpen zijn om het risico op botsingen te minimaliseren en om duidelijke visuele aanwijzingen te geven over het werkgebied van de robot.
• Regelmatige inspecties: Het robotsysteem, inclusief de sensoren en veiligheidsvoorzieningen, moet regelmatig worden geïnspecteerd en onderhouden om er zeker van te zijn dat ze correct functioneren.
• Noodprocedures: Er moeten duidelijke procedures zijn om te reageren op noodsituaties, zoals een robotstoring of een botsing.

Deze procedures, gecombineerd met de technische veiligheidskenmerken, vormen een uitgebreid veiligheidssysteem dat werknemers beschermt in omgevingen waar mens en robot samenwerken. De veiligheidsprocedures moeten toegankelijk zijn voor alle leden van het team. De website kan tijdelijk offline zijn of permanent naar een nieuw webadres zijn verhuisd.

10. Wat is de toekomst van veiligheid in samenwerkingssystemen tussen mens en robot?

De samenwerking tussen mens en robot is voortdurend in ontwikkeling en de veiligheidstechnologie wordt steeds verder ontwikkeld. In de toekomst kunnen we verschillende trends verwachten:

• Meer geavanceerde sensoren: Vooruitgang op het gebied van sensortechnologie, zoals 3D-visiesystemen en tactiele sensoren, zal nog meer gedetailleerde informatie over de omgeving van de robot opleveren, wat de veiligheid ten goede komt.
• Kunstmatige intelligentie (AI): AI kan worden gebruikt om het vermogen van de robot om menselijke bewegingen te voorspellen en erop te reageren te verbeteren, waardoor interacties veiliger en intuïtiever worden. Algoritmen voor machinaal leren kunnen worden getraind om potentieel gevaarlijke situaties te herkennen en de juiste veiligheidsreacties te activeren.
• Adaptieve veiligheidssystemen: Toekomstige veiligheidssystemen kunnen zich wellicht aanpassen aan veranderende omstandigheden op de werkplek, waarbij veiligheidszones en robotgedrag in real-time worden aangepast op basis van de specifieke taak en de handelingen van de mens.
• Verbeterde mens-robotinteractie: Vooruitgang in gebruikersinterfaces en communicatiemethoden zal het voor mensen gemakkelijker maken om robots te begrijpen en ermee te interageren, waardoor de kans op misverstanden en fouten afneemt.

Deze ontwikkelingen zullen de veiligheid en efficiëntie van samenwerkende mens-robotsystemen verder verbeteren, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor een nog bredere toepassing van deze technologie in verschillende industrieën.

Belangrijkste opmerkingen

• Bij assemblage in samenwerking tussen mens en robot werken mensen en robots samen in een gedeelde werkruimte.
• Veiligheid is essentieel vanwege de kans op botsingen en verwondingen bij nauwe interactie tussen mens en robot.
• Belangrijke veiligheidsnormen, zoals ISO/TS 15066, bieden richtlijnen voor de veiligheid van samenwerkende robots.
• Collaboratieve robots maken gebruik van veiligheidsfuncties zoals kracht- en begrenzing, gecontroleerde veiligheidsstops en snelheids- en scheidingsbewaking.
• Risicobeoordeling is cruciaal voor het identificeren en beperken van potentiële gevaren.
• Er worden verschillende veiligheidsstrategieën gebruikt op basis van de mate van interactie tussen mensen en robots.
• De robotbesturing speelt een essentiële rol bij het implementeren van veiligheidsfuncties en het bewaken van sensoren.
• Sensoren, zoals krachtkoppelsensoren, laserscanners en vision-systemen, leveren cruciale veiligheidsinformatie.
• Specifieke veiligheidsprocedures, waaronder training en het ontwerp van de werkruimte, zijn essentieel voor een veilige werking.
• De toekomst van veiligheid in de samenwerking tussen mens en robot bestaat uit geavanceerdere sensoren, AI, adaptieve systemen en verbeterde interactie tussen mens en robot.
• De website met veiligheidsinformatie kan tijdelijk offline zijn of permanent naar een nieuw webadres zijn verhuisd. We moeten voorbereid zijn op dergelijke situaties.