Безопасность робота при совместной сборке человека и робота

Совместная сборка с участием человека и робота совершает революцию в производстве, сочетая ловкость и адаптивность человека с точностью и выносливостью робота. Однако обеспечение безопасности роботов в этих совместных рабочих пространствах имеет первостепенное значение. В этой статье рассматриваются критические аспекты безопасности в среде совместной работы человека и робота, обсуждаются технологии, стандарты и процедуры, обеспечивающие защиту работников и максимальную производительность. Эта информация жизненно важна для всех, кто занимается внедрением совместных роботов или работает вместе с ними. Основное внимание в статье уделяется промышленным средам.

1. Что такое совместная сборка человека и робота?

Совместная сборка с участием человека и робота, также известная как совместная сборка, предполагает совместную работу людей и роботов в общем рабочем пространстве для выполнения задач по сборке. В отличие от традиционных промышленных робототехнических комплексов, где роботы работают изолированно за защитными барьерами, роботы совместной сборки (коботы) предназначены для работы рядом с человеком, часто без физических барьеров. Такой подход позволяет объединить сильные стороны людей и роботов.

Люди привносят в работу адаптивность, навыки решения проблем и ловкость, а роботы обеспечивают точность, повторяемость и способность выполнять тяжелые или повторяющиеся задачи. Такая синергия может привести к повышению производительности, улучшению качества и эргономики для работников-людей. Ключевым отличием является общее рабочее пространство и тесное взаимодействие между человеком и роботом.

2. Почему безопасность так важна при совместной работе человека и робота?

Безопасность имеет первостепенное значение в любой промышленной среде, но она становится еще более важной при совместной работе человека и робота, поскольку люди и роботы делят одно рабочее пространство и потенциально могут взаимодействовать напрямую. Промышленные роботы традиционно являются мощными машинами, способными нанести серьезные травмы в случае контакта. Даже если совместные роботы разработаны для более безопасного взаимодействия, потенциал для нанесения вреда остается, если меры безопасности не будут приняты должным образом.

Последствия столкновения робота с человеком могут быть самыми разными - от незначительных ушибов до серьезных травм и даже летального исхода. Помимо непосредственных физических рисков, необходимо учитывать и психологические факторы. Работники должны чувствовать себя в безопасности и доверять роботизированной системе, чтобы эффективно работать вместе с ней. Поэтому обеспечение безопасности роботов - это не только юридическое и этическое обязательство, но и залог успеха любого совместного применения человека и робота.

3. Каковы основные стандарты безопасности для совместных роботов?

Несколько международных стандартов безопасности регулируют разработку и внедрение систем совместной робототехники. Одним из наиболее важных является ISO/TS 15066, который содержит конкретные рекомендации по безопасности совместных роботов. Эта техническая спецификация основывается на общих требованиях безопасности, изложенных в ISO 10218-1 и ISO 10218-2, которые касаются безопасности промышленных роботов.

ISO/TS 15066 содержит подробную информацию об оценке рисков, характеристиках безопасности и методах проверки совместных приложений. В нем определены четыре режима совместной работы: контролируемая остановка с учетом требований безопасности, ручное управление, контроль скорости и разделения, а также ограничение мощности и силы. Соблюдение этих стандартов безопасности имеет решающее значение для обеспечения соответствия коллаборативных робототехнических систем необходимым требованиям безопасности. Эти стандарты часто требуют, чтобы подробная информация о процедурах безопасности была доступна для работников. Возможно, страница с информацией временно не работает или переехала на новый веб-адрес.

4. Какие основные функции и технологии безопасности используются в совместных роботах?

В совместных роботах используется несколько функций и технологий безопасности, позволяющих свести к минимуму риск причинения вреда людям. К ним относятся:

• Ограничение мощности и силы (PFL): Это одна из основных функций безопасности коботов. Роботы PFL спроектированы таким образом, чтобы ограничивать силу и мощность, которую они прикладывают, гарантируя, что любое столкновение с человеком останется ниже безопасного порога. Это часто достигается за счет использования чувствительных датчиков силы и крутящего момента и совместимых шарниров.
• Остановка с контролем безопасности: Эта функция гарантирует, что робот остановится и останется остановленным, если человек войдет в заданную зону безопасности. Робот возобновит работу только после того, как человек покинет зону и будет подана целенаправленная команда на перезапуск.
• Ручное ведение: Это позволяет оператору вручную перемещать робота, непосредственно взявшись за него. Датчики робота определяют приложенную силу и соответствующим образом перемещают руку робота. Это часто используется для обучения робота новым задачам или для тонкой настройки во время сборки.
• Мониторинг скорости и разделения: В этой стратегии используются датчики (например, лазерные сканеры, системы технического зрения) для отслеживания расстояния между роботом и человеком. Скорость робота автоматически регулируется в зависимости от этого расстояния, замедляясь или останавливаясь по мере приближения человека.

5. Как проводится оценка рисков в совместных приложениях?

Оценка рисков - важнейший шаг в реализации любого приложения для совместной работы роботов. Она включает в себя выявление потенциальных опасностей, оценку связанных с ними рисков и реализацию мер по снижению этих рисков. Процесс оценки рисков обычно осуществляется в соответствии со структурированным подходом, например, изложенным в ISO 12100, общем стандарте по безопасности оборудования.

Оценка рисков должна учитывать все аспекты совместной работы, включая самого робота, конечный движитель (инструмент), заготовку, рабочее пространство и задачи человека. Она также должна учитывать возможное неправильное использование или неожиданные события. Цель - снизить риски до приемлемого уровня, обеспечив безопасность работников. Результаты оценки рисков служат основой для выбора соответствующих средств и стратегий безопасности. Возможно, эта страница временно не работает или переехала на новый веб-адрес.

6. Каковы различные стратегии безопасности при совместной работе человека и робота?

Существует несколько различных стратегий безопасности, которые могут быть использованы в совместной работе человека и робота, в зависимости от конкретного применения и результатов оценки рисков. Эти стратегии часто включают в себя комбинацию функций безопасности, описанных ранее.

• Физический контакт не предусмотрен: В этом сценарии робот и человек работают в одной общей зоне, но не должны вступать в прямой контакт. Безопасность обычно обеспечивается за счет контроля скорости и разделения, а также контролируемых остановок с учетом требований безопасности.
• Иногда возможен физический контакт: Эта стратегия признает, что между роботом и человеком может произойти случайный контакт, но робот спроектирован так, чтобы ограничить силу и мощность такого контакта до безопасного уровня. Ограничение силы и мощности является ключевой особенностью этого сценария.
• Преднамеренный физический контакт: В некоторых приложениях, например, при управлении руками, требуется преднамеренный физический контакт между роботом и человеком. Безопасность зависит от встроенных в робота средств защиты, таких как датчики силы и крутящего момента и совместимые суставы. Сотрудничество человека и робота оказывает большое влияние на безопасность и эргономику в промышленной робототехнике.

7. Как контроллер робота влияет на безопасность?

Контроллер робота - важнейший компонент системы безопасности. Он отвечает за мониторинг датчиков робота, обработку сигналов, связанных с безопасностью, и управление движением робота. Контроллер должен быть разработан и сертифицирован на соответствие соответствующим стандартам безопасности.

Контроллер реализует выбранную стратегию безопасности, например, контроль скорости и разделения или ограничение мощности и силы. Он непрерывно отслеживает положение, скорость и силу робота и инициирует аварийную остановку при превышении заданных пределов. Контроллер также управляет входами и выходами, связанными с безопасностью, такими как кнопки аварийной остановки и световые завесы безопасности. Контроллер используется для обеспечения безопасности.

8. Какую роль играют датчики в безопасности совместных роботов?

Датчики - это "глаза и уши" системы безопасности, предоставляющие важнейшую информацию об окружении робота и присутствии людей. В зависимости от конкретной стратегии безопасности используются различные типы датчиков.

• Датчики силы и крутящего момента: Эти датчики обычно встраиваются в суставы или концевые эффекторы робота и измеряют прилагаемые силы и крутящие моменты. Они необходимы для ограничения мощности и силы, а также для управления руками.
• Лазерные сканеры: Эти датчики создают вокруг робота двухмерную зону безопасности. Если в эту зону попадает человек или предмет, сканер обнаруживает его и посылает сигнал на контроллер робота.
• Системы технического зрения: Камеры и программное обеспечение для обработки изображений могут использоваться для обнаружения присутствия и положения людей в рабочей зоне. Эта информация может быть использована для контроля скорости и разделения или для запуска других функций безопасности.
• Кожа робота: Датчик, используемый для обнаружения прикосновений.

Эти датчики в режиме реального времени передают данные на контроллер робота, позволяя ему быстро реагировать на потенциальные опасности и обеспечивать безопасность людей.

9. Каковы особые процедуры безопасности при совместной сборке?

Помимо технических средств безопасности, для безопасной работы при совместной сборке необходимы специальные процедуры безопасности. Эти процедуры должны быть четко определены и доведены до сведения всего персонала, работающего в зоне совместной сборки.

• Обучение: Работники должны пройти тщательный инструктаж по эксплуатации робота, технике безопасности и аварийным процедурам.
• Дизайн рабочего пространства: Рабочее пространство должно быть спроектировано таким образом, чтобы свести к минимуму риск столкновений и обеспечить четкие визуальные подсказки о рабочей зоне робота.
• Регулярные проверки: Роботизированная система, включая датчики и устройства безопасности, должна регулярно проверяться и обслуживаться, чтобы гарантировать их правильное функционирование.
• Процедуры в чрезвычайных ситуациях: Должны быть разработаны четкие процедуры реагирования на чрезвычайные ситуации, такие как неисправность робота или столкновение.

Эти процедуры в сочетании с техническими средствами безопасности создают комплексную систему безопасности, которая защищает работников в условиях совместной работы человека и робота. Процедуры безопасности должны быть доступны всем членам команды. Веб-сайт может быть временно закрыт или переехал на новый адрес.

10. Каково будущее безопасности в совместных системах человек-робот?

Сфера взаимодействия человека и робота постоянно развивается, а технологии безопасности непрерывно совершенствуются. В будущем мы можем наблюдать несколько тенденций:

• Более сложные датчики: Достижения в области сенсорных технологий, такие как системы трехмерного зрения и тактильные датчики, позволят получать еще более подробную информацию об окружающей робота среде, что повысит безопасность.
• Искусственный интеллект (ИИ): ИИ можно использовать для улучшения способности робота предсказывать движения человека и реагировать на них, делая взаимодействие более безопасным и интуитивно понятным. Алгоритмы машинного обучения могут быть обучены распознавать потенциально опасные ситуации и вызывать соответствующие реакции безопасности.
• Адаптивные системы безопасности: Будущие системы безопасности смогут адаптироваться к изменяющимся условиям рабочего пространства, регулируя зоны безопасности и поведение роботов в режиме реального времени в зависимости от конкретной задачи и действий человека.
• Улучшенное взаимодействие человека и робота: Достижения в области пользовательских интерфейсов и методов коммуникации облегчат людям понимание и взаимодействие с роботами, снизив риск недопонимания и ошибок.

Эти достижения позволят еще больше повысить безопасность и эффективность совместных систем "человек-робот", что откроет путь к еще более широкому внедрению этой технологии в различных отраслях промышленности.

Основные выводы

• Совместная сборка с участием человека и робота предполагает совместную работу людей и роботов в общем рабочем пространстве.
• Безопасность имеет решающее значение из-за возможности столкновений и травм при тесном взаимодействии человека и робота.
• Основные стандарты безопасности, такие как ISO/TS 15066, содержат рекомендации по обеспечению безопасности совместной работы роботов.
• В совместных роботах используются такие функции безопасности, как ограничение мощности и силы, контролируемые остановки, контроль скорости и разделения.
• Оценка рисков имеет решающее значение для выявления и уменьшения потенциальных опасностей.
• В зависимости от уровня взаимодействия между людьми и роботами применяются различные стратегии безопасности.
• Контроллер робота играет важную роль в реализации функций безопасности и контроле датчиков.
• Датчики, такие как датчики силы и крутящего момента, лазерные сканеры и системы технического зрения, предоставляют важнейшую информацию о безопасности.
• Для безопасной работы необходимы специальные процедуры безопасности, включая обучение и организацию рабочего пространства.
• Будущее безопасности при совместной работе человека и робота связано с использованием более совершенных датчиков, искусственного интеллекта, адаптивных систем и улучшенного взаимодействия человека и робота.
• Веб-сайт с информацией о безопасности может временно не работать или переехать на новый адрес. Мы должны быть готовы к таким ситуациям.