W warszawskim hotelu Sofitel odbyło się drugie spotkanie medialne z cyklu Cobots Expert?s Breakfast, poświęconego robotom współpracującym, organizowanego przez światowego lidera w ich produkcji, firmę Universal Robots, oraz agencję Omega Communication. Tym razem tematem było ?Bezpieczeństwo systemów robotycznych ? wytyczne, normy, perspektywy?.
Spotkanie prowadził Marcin Gwóźdź ? Sales Development Manager Universal Robots w Polsce. Polskie perspektywy w zakresie bezpieczeństwa robotycznej współpracy omówił dr inż. Krzysztof Walas z Zakładu Automatyki i Robotyki Politechniki Poznańskiej. Gościem specjalnym była Roberta Nelson Shea ? Global Technical Compliance Officer, Universal Robots, wieloletnia członkini amerykańskiego komitetu ds. bezpieczeństwa robotów oraz przewodnicząca komitetu ISO podczas prac nad specyfikacją dotyczącą oceny ryzyka w środowisku robotów współpracujących.
Systemy robotyczne we współpracy z człowiekiem
Roboty współpracujące (coboty) stworzyły nowe możliwości w przemyśle, przyczyniając się do poprawy elastyczności procesów produkcyjnych. Jednocześnie w sposób rewolucyjny wpłynęły na podejście do kwestii bezpieczeństwa. Cechuje je ograniczona moc i ściśle kontrolowana siła. Pozwala to stworzyć aplikację, w której system robotyczny (składający się z robota i manipulatora) umożliwia robotowi i człowiekowi przebywanie oraz pracę w bezpośredniej bliskości bez narażania pracownika na ryzyko utraty zdrowia.
? Czy roboty są bezpieczne dla ludzi? Wielu przedsiębiorców żywi takie obawy i zastanawia się nad tym, na ile kosztowne jest dostosowanie obszaru roboczego, w którym operująroboty, do wymogów bezpieczeństwa ? mówi Roberta Nelson Shea. ? Jest to zagadnienie niezwykle istotne i Universal Robots przykłada do niego dużą wagę. Dlatego w ramach naszej organizacji działa specjalny zespół współpracujący z partnerami technologicznymi i ekspertami ds. bezpieczeństwa, którego rolą jest identyfikowanie potencjalnych usprawnień niezbędnych do dalszego ulepszania naszych produktów.
Bezpieczeństwo a uwarunkowania prawne ? nowa specyfikacja ISO
O bezpieczeństwie pracy robotów mówi tzw. Dyrektywa maszynowa nr 2006/42/EC (Machine Directive ? MD; pełna nazwa: Dyrektywa 2006/42/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z 17 maja 2006 r. w sprawie maszyn, zmieniająca dyrektywę 95/16/WE). Wszystkie maszyny i urządzenia zainstalowane w Unii Europejskiej muszą spełniać podstawowe wymagania w zakresie zdrowia i bezpieczeństwa, wymienione w załączniku I do tej dyrektywy. W ramach dokumentu zharmonizowane zostały normy ISO 10218-1, ISO 10218-2 i ISO 13849-1. Należy zakładać, że jeśli maszyna lub urządzenie spełnia wymagania takiej zharmonizowanej normy, to spełnia również zasadnicze wymagania Dyrektywy maszynowej.
W lutym 2016 r.normy ISO dla tradycyjnych robotów przemysłowych wzbogacono o specyfikację techniczną odnoszącą się do robotów współpracujących. Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) opublikowała nową specyfikacją techniczną ISO/TS 15066, wspierającą dokument ISO 10218-1, znany pod nazwą ?Safety Requirements for Industrial Robots? (Wymagania bezpieczeństwa dla robotów przemysłowych), oraz ISO 10218-2 ? Wymagania bezpieczeństwa dla systemów robotycznych i integracji. ISO/TS 15066 zawiera wytyczne, które definiują, w jaki sposób zapewnić bezpieczeństwo podczas projektowania i wdrażania aplikacji zrobotyzowanych.
Nowa specyfikacja techniczna (dostępna pod adresem: www.iso.org/iso/home/store.htm) została opracowana na podstawie opinii członków z 24 krajów, w tym przedstawicieli Universal Robots. Prace nad ISO/TS 15066 rozpoczęły się jeszcze w roku 2010, a opublikowany wynik jest konsensusem pomiędzy wszystkimi zainteresowanymi stronami.
ISO/TS 15066 w praktyce
ISO/TS 15066 zawiera wytyczne dotyczące oceny ryzyka podczas procesu instalacji i pracy robota współpracującego w danym zastosowaniu. Ważne jest to, że nie tylko robot, ale i cały system robotyczny obejmujący obiekty, przy których pracuje oraz dodatkowe narzędzia, musi spełniać stosowne normy bezpieczeństwa.
Z punktu widzenia bezpieczeństwa zastosowań robotów współpracujących najistotniejszy w całym dokumencie jest dział 5.4 normy ISO 10218-1. Definiuje on wymagania bezpieczeństwa dla systemów sterowania. Związane z bezpieczeństwem części systemów sterowania powinny być zaprojektowane w taki sposób, by były zgodne z poziomem wykonania (Performance Level) PL=d ze strukturą Kategorii 3, jak to określono w normie ISO 13849-1 (dział 5.2.2 normy ISO 10218-1), albo w taki sposób, by były zgodne z określonym poziomem wykonania i oceną ryzyka (ISO 10218-1 sekcja 5.2.3). Kategoria 3 dotyczy obecnie dość powszechnego systemu skonstruowanego z użyciem podwójnych zabezpieczeń. Termin ten oznacza, że pojedynczy defekt nie prowadzi do utraty funkcji bezpieczeństwa.
Jak się okazuje, w każdym z robotów współpracujących Universal Robots zainstalowano system bezpieczeństwa PL=d z podwójnym zabezpieczeniem I/O. Norma ISO 13849-1 definiuje poziom wykonania (PL ? Performance Level) jako dyskretny poziom wykorzystywany do określenia zdolności elementów związanych z bezpieczeństwem systemu sterowania do realizacji funkcji bezpieczeństwa w przewidywalnych warunkach. Innymi słowy, pomaga on oszacować prawdopodobieństwo, że funkcja związana z bezpieczeństwem przestanie działać, stwarzając zagrożenie. Specyfikacja ISO/TS 15066 zawiera cenne wskazówki związane także z oszacowaniem ryzyka, przeznaczone dla integratorów zajmujących się implementacją współpracujących robotów. Oszacowanie ryzyka jest całościowym procesem, obejmującym analizę i ocenę ryzyka. Oznacza to identyfikację wszystkich rodzajów ryzyka i zmniejszenie ich do akceptowalnego poziomu (mówi o tym norma ISO 12100). Ocena ryzyka ma szczególne znaczenie przy doborze właściwego rozwiązania zrobotyzowanego w przemyśle.
? Na bezpieczeństwo robotów patrzymy w UR w sposób kompleksowy ? twierdzi Roberta Nelson Shea. ? Oszacowanie zagrożeń jest złożonym procesem, obejmującym takie aspekty jak analiza i ocena ryzyka. Oznacza to, że musimy zidentyfikować wszystkie rodzaje ryzyka i zmniejszyć je do akceptowalnego poziomu, zgodnie z wymaganiami normy ISO 12100. Dodatkowo specyfikacja ISO/TS 15066 zawiera cenne wskazówki praktyczne, przeznaczone dla integratorów zajmujących się implementacją cobotów.
Wbudowane cechy bezpieczeństwa
W cobotachUniversal Robots znajdziemy aż piętnaście wbudowanych funkcji bezpieczeństwa. To znacznie więcej niż przeciętna liczba tego typu mechanizmów w większości dostępnych na rynku urządzeń. Zabezpieczenia te zapewniają pełną zgodność z opisanymi powyżej normami bezpieczeństwa, a nawet dużo wyższy poziom ochrony niż ten opisany przez standardy ISO oraz Dyrektywę Maszynową. Opatentowany system sterowania robotów UR zawiera funkcje bezpieczeństwa, które mogą być dostosowane do potrzeb użytkownika. Są to m.in.: położenie i prędkość łącznie, położenie TCP (Robot tool-center-point), orientacja narzędzia, szybkość i siła, a także pęd i moc robota. W efekcie współpraca robota i człowieka ? Human-Robot Collaboration (HRC) ? może odbywać się w sposób bezpieczny, zgodny z obowiązującymi normami.
? Moją misją jest ?odczarowanie? wszystkich kwestii wiążących się z użytkowaniem robotów ? dodaje Roberta Nelson Shea. ? Jestem zwolennikiem globalnej harmonizacji wymogów bezpieczeństwa, pozwalającej obniżać koszty tworzenia nowych modeli robotów, ich produkcji i dostosowania do wymogów regulacyjnych.
Control Engineering Polska/Universal Robots
