Istnieje kilka kroków, które należy podjąć, aby zapewnić bezpieczne i niezawodne rozwiązania zrobotyzowane do zastosowań przemysłowych.
Spostrzeżenia dotyczące robotyki
Standardy bezpieczeństwa w robotyce: zgodność z normami EN ISO 10218:2011 i ISO/TS 15066 zapewnia bezpieczną współpracę człowieka z robotem, co ma kluczowe znaczenie dla rozwoju zautomatyzowanych procesów produkcyjnych.
Robotyka mobilna w przemyśle: AGV i AMR zwiększają wydajność, ale wymagają rygorystycznych środków bezpieczeństwa, zwłaszcza w połączeniu z cobotami do różnych zastosowań.
Coraz więcej robotów jest wykorzystywanych w zakładach produkcyjnych, a coraz więcej procesów produkcyjnych i logistycznych jest w pełni zautomatyzowanych. Rozwija się również współpraca człowieka z robotem.
Aby zapewnić niezawodne działanie i bezpieczeństwo, producenci, dostawcy, integratorzy i operatorzy muszą ocenić i zweryfikować zgodność robotów z szeregiem różnych norm, a także wziąć pod uwagę wymagania specyficzne dla danego zastosowania. U jej podstaw leży norma EN ISO 10218:2011 – Roboty i urządzenia zrobotyzowane – Międzynarodowa i europejska norma obejmująca wymagania bezpieczeństwa dla robotów przemysłowych.
Pomyślna certyfikacja robotów przemysłowych, systemów zrobotyzowanych i systemów sterowania wymaga zgodności ze wszystkimi obowiązującymi wytycznymi i normami technicznymi, a testowanie robotów przemysłowych, ich systemów zrobotyzowanych i systemów sterowania powinno obejmować następujące aspekty:
- Duże obciążenia i wysokie prędkości,
- Nieoczekiwane uruchomienie lub zachowanie,
- Kolizja z elementami roboczymi lub otoczeniem,
- Wyrzucanie elementów obrabianych,
- Obecność ludzi w obszarze krytycznym.
Roboty pracujące obok ludzi
Bezpieczeństwo jest najwyższym priorytetem, gdy ludzie i roboty pracują obok siebie. W związku z tym producenci robotów mają do czynienia z szerokim zestawem wymogów bezpieczeństwa, co znajduje odzwierciedlenie w licznych wytycznych i normach technicznych.
Systemy cobotów mogą łączyć ręczne i zautomatyzowane operacje montażowe, tworząc system hybrydowy, łącząc w ten sposób mocne strony ludzi i robotów. Jeśli zostaną mądrze wdrożone, coboty mogą zwiększyć wydajność procesów i jakość produktów, a także uwolnić ludzi od wyczerpującej fizycznie i powtarzalnej pracy. W podsumowaniu swojego raportu z 2020 roku Międzynarodowa Federacja Robotyki stwierdziła, że: “Wciąż istnieje wiele zadań ‘4d’ (nudnych, brudnych, niebezpiecznych i/lub delikatnych), które mogłyby być wykonywane przez roboty, poprawiając zdrowie, bezpieczeństwo i satysfakcję pracowników”.
Chociaż norma ISO 10218:2011 zawiera pewne wytyczne dotyczące korzystania z cobotów, powszechnie uznano, że wymagają one ulepszenia. W związku z tym w 2016 roku opublikowano normę ISO/TS 15066 – Roboty i robotyka – Roboty współpracujące. Środowisko bez barier, w którym bezpieczeństwo pracownika jest zawsze zagwarantowane, jest podstawowym wymogiem dla aplikacji współpracującej i należy przestrzegać specyfikacji technicznej tej normy.
Metody pracy zespołowej “monitorowanie prędkości i separacji” oraz “ograniczanie mocy i siły” zostały omówione w normie ISO/TS 15066. Obejmuje to zalecenia dotyczące “limitów biomechanicznych” progów bólu dla określonych części ludzkiego ciała. Ocena ryzyka zgodnie z normą EN ISO 12100 może być również wykorzystana do określenia wymogów bezpieczeństwa dla aplikacji i środowisk pracy cobotów.
Niezbędnym elementem aplikacji cobot jest efektor końcowy robota. Oczywiście nie jest możliwe przetwarzanie i przenoszenie jakichkolwiek elementów bez niego, ale stanowi on potencjalne ryzyko. Dlatego siła wymagana do chwytania i specyficzna obsługa przedmiotu obrabianego są kluczowymi czynnikami bezpieczeństwa. Norma ISO TR 20218-1 określa wymagania dotyczące interfejsu i bezpieczeństwa dla takich systemów chwytaków.
Rodzaje robotów mobilnych dla produkcji
Roboty mobilne pomagają zautomatyzować i zoptymalizować procesy logistyczne. Ponieważ zapewniają ciągłą obsługę przez całą dobę i mogą być elastycznie przydzielane do różnych zastosowań, ich wkład w zwiększenie wydajności i produktywności jest znaczący.
Pojazdy sterowane automatycznie (AGV) tworzą sieć przenośników podłogowych, które poruszają się po ustalonych trasach, zwykle wzdłuż przewodów lub magnesów osadzonych w podłożu, pomagając zautomatyzować i zoptymalizować procesy logistyczne. Odgrywają one zatem ważną rolę w automatyzacji procesów i transporcie materiałów w wielu sektorach, w tym w produkcji i logistyce. W inteligentnych fabrykach i środowiskach Przemysłu 4.0 pojazdy AGV są szczególnie istotne dla zrównoważonego zwiększania wydajności w intralogistyce. Jednak ich niezwykle zróżnicowane zastosowania stanowią wyraźne wyzwanie dla producentów i integratorów systemów.
Autonomiczne roboty mobilne (AMR) są bardziej zaawansowane i wyposażone w czujniki oraz potężne komputery pokładowe, które umożliwiają im dynamiczną nawigację przy użyciu mapy. Są wystarczająco inteligentne, aby rozpoznawać przeszkody i reagować na nie, aby bezpiecznie wykonywać swoją funkcję w zatłoczonym środowisku. Kombinacje AGV lub AMR z cobotami wymagają szczególnie rygorystycznych wymogów bezpieczeństwa.
Ponieważ pojazdy AGV i AMR zapewniają ciągłą obsługę przez całą dobę i mogą być elastycznie przydzielane do różnych zastosowań, ich wkład w zwiększenie wydajności i produktywności jest znaczący. Chociaż ich zastosowanie w przemyśle może być zróżnicowane, wszystkie pojazdy AGV i AMR mają wspólne podstawowe podsystemy.
Przemysłowy robot mobilny (IMR) to połączenie AGV i AMR z “manipulatorem przemysłowym” (robotem). Specyficzne wymagania rynkowe, które należy wziąć pod uwagę, obejmują amerykańską normę ANSI/RIA R15.08 -Safety Standard for Autonomous Mobile Robots oraz międzynarodowe normy ISO 10218 część 1 i 2.
W Europejskim Obszarze Gospodarczym (EOG) IMR muszą być zgodne z Dyrektywą Maszynową, która dla rynku brytyjskiego jest zgodna z Przepisami dotyczącymi Dostaw Maszyn (Bezpieczeństwo) z 2008 roku. Wymaga to oceny ryzyka opartej na zadaniach, do której można wykorzystać wytyczne zawarte w międzynarodowej normie ISO 12100 – Bezpieczeństwo maszyn – Ogólne zasady projektowania – Ocena ryzyka i zmniejszanie ryzyka, chociaż nie wspomina ona wyraźnie o aplikacjach współpracujących.
Stale rosnąca liczba procesów produkcyjnych i logistycznych jest obecnie w pełni zautomatyzowana i często wspomagana przez roboty przemysłowe i pojazdy sterowane automatycznie. Dzięki swoim zwiększonym możliwościom roboty mogą być kluczem do innowacyjnych procesów i nowych usług. W zależności od zadania i wybranego rozwiązania, robot może współpracować z użytkownikiem lub działać całkowicie autonomicznie.
W miarę jak rozwój współpracy człowieka z robotem rozszerza możliwości automatyzacji, przemysł będzie integrował coraz większą liczbę robotów w całej fabryce. Oczywiście bezpieczeństwo jest warunkiem wstępnym korzystania z robotyki, ponieważ awaria systemu może mieć poważne konsekwencje dla ludzi, sprzętu i operacji. Chociaż wymagania dotyczące bezpieczeństwa robotów są rozproszone, połączenie ustalonych standardów i najlepszych praktyk branżowych zapewni bezpieczeństwo Państwa rozwiązań zrobotyzowanych. Zapewnienie ogólnego bezpieczeństwa rozwiązania zrobotyzowanego jest zatem rozległym zadaniem, ponieważ technologia robotów opiera się na wielu dyscyplinach technicznych.
Stewart Robinson jest głównym inżynierem i ekspertem ds. bezpieczeństwa funkcjonalnego w TÜV SÜD.
