Nowa era bezpiecznej robotyki

Trwa rewolucja w branży produkcyjnej. W centrum przemian znajdują się również roboty przemysłowe, które z dużych, niedostępnych i niebezpiecznych maszyn przekształcają się w aktywnych asystentów produkcji, pracujących w bezpieczny sposób, ramię w ramię z człowiekiem. Normy techniczne i prawne w sposób jednoznaczny określają, czy dane rozwiązanie stanowi zagrożenie dla człowieka i czy jest dopuszczalne w zakładzie pracy. Pojawienie się robotów współpracujących zapoczątkowało erę nowych możliwości produkcyjnych w przemyśle, przyczyniając się do poprawy elastyczności procesów produkcyjnych, przy jednoczesnym zachowaniu zasad bezpieczeństwa.
Postrzeganie robotyki przez przedsiębiorców zmienia się diametralnie. Obecnie coraz większa grupa producentów poszukuje lekkich robotów przemysłowych, które zapewniają elastyczność, ekonomiczność i łatwość obsługi oraz mogą bezpośrednio współpracować z ludźmi. Ich celem jest wspieranie pracowników, a także odciążenie ich od wykonywania zadań uciążliwych czy monotonnych.
Nowe normy w robotyce
Warto odnotować istotne zmiany w normach określających sposoby działania robotów przemysłowych oraz całych aplikacji zawierających maszyny i sprzęt współpracujący z nim, jak również kompletne środowisko, w jakim pracuje robot. W lutym 2016 r. Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) opublikowała najnowszą specyfikację techniczną ISO/TS 15066, która uzupełnia dokument ISO 10218-1 – „Roboty i urządzenia dla robotyki – Wymagania bezpieczeństwa dla robotów przemysłowych – Część 1: Roboty” oraz ISO 10218-2 – „Roboty i urządzenia dla robotyki – Wymagania bezpieczeństwa dla robotów przemysłowych – Część 2: System robotowy i integracja”. Dokument ISO/TS 15066 zawiera wytyczne określające wymagania związane z bezpieczeństwem projektowanych i wdrażanych zrobotyzowanych aplikacji.
To właśnie obawy o bezpieczeństwo stanowią istotne ograniczenie na drodze do większej popularyzacji robotyki w Europie.
– Niektórzy przedsiębiorcy wciąż jeszcze się boją, że wdrażając aplikacje z zastosowaniem robotów przemysłowych, mogą wprowadzać dodatkowy element ryzyka związany z bezpieczeństwem pracy – mówi Slavoj Musilek, General Manager na region Europy Środkowo-Wschodniej w firmie Universal Robots. – Dodatkowo zniechęca ich konieczność instalacji pomocniczych barier ochronnych (wygrodzeń), zmniejszających przestrzeń roboczą i zwiększających koszt całej inwestycji. Tymczasem wdrożenie lekkich robotów współpracujących nie wiąże się ani z takimi ograniczeniami, ani ze wzrostem nakładów inwestycyjnych. Nie stanowi też poważnego zagrożenia, o ile konstruktor rozwiązania i firma wdrażająca aplikację robota dostosują rozwiązanie do obowiązujących norm.
Roboty współpracujące cechują się ograniczoną mocą i ściśle kontrolowaną siłą roboczą, co pozwala tworzyć aplikacje, w których system robotyczny (składający się z robota i manipulatora) pozwala robotowi i człowiekowi przebywać w bezpośredniej bliskości, bez narażania pracownika na ból lub zranienie.
To właśnie ta cecha robotów współpracujących została dostrzeżona przez instytucje sprawujące nadzór i odpowiedzialne za tworzenie norm technicznych. Obowiązujące od 2016 r. wytyczne ISO dla przemysłowych systemów robotowych zostały uzupełnione o specyfikację techniczną odnoszącą się do bezpiecznego zastosowania tych rozwiązań.
* * * * * * * * * *
Zmiany w postrzeganiu robotyki zilustrujmy przykładem firmy Etalex, kanadyjskiego producenta systemów regałowych. Zakład ten powierzył najbardziej niebezpieczną część produkcji robotom. Dzięki automatyzacji ryzykownych, powtarzalnych zadań przy wykorzystaniu modelu UR10 (Universal Robots) udało się znacząco poprawić bezpieczeństwo, bez konieczności odgradzania urządzenia lub stosowania dodatkowych środków bezpieczeństwa na małej przestrzeni roboczej. Do robota zamontowano przyssawkę, która wyciąga element z prasy krawędziowej i umieszcza go na pobliskim regale. Wcześniej konieczne było ręczne przejmowanie gotowych produktów przez człowieka, a ponieważ znajdowały się one bardzo blisko prasy krawędziowej, zawsze istniało ryzyko nieszczęśliwego wypadku. Po wprowadzeniu tej modyfikacji zadania manualne wykonywane przez człowieka zostały ograniczone do całkowicie bezpiecznych działań kontroli jakości produkowanych w fabryce elementów.
* * * * * * * * * *
Zmiany wymagań dotyczące bezpieczeństwa robotów

Dział 5.4 normy ISO 10218-1 ściśle definiuje wymagania bezpieczeństwa dla systemów sterowania robotem. Części systemów sterowania odpowiedzialne za bezpieczeństwo muszą być zaprojektowane zgodnie z poziomem wykonania PL=d ze strukturą Kategorii 3, dokładnie tak, jak to określono w normie ISO 13849-1 (dział 5.2.2 normy ISO 10218-1) lub alternatywnie tak, by były zgodne z określonym poziomem wykonania i oceną ryzyka (ISO 10218-1 dział 5.2.3).
Zdefiniowana w dokumentach „Kategoria 3” odnosi się do często stosowanego systemu z użyciem podwójnych zabezpieczeń. Termin ten oznacza, że każdy pojedynczy defekt w układzie nie powoduje jeszcze bezpośredniego zagrożenia dla pracownika.
Norma ISO 13849-1 mówi o tzw. poziomie wykonania (Performance Level – PL), który pomaga oszacować prawdopodobieństwo wystąpienia zdarzenia, po którym funkcja związana z bezpieczeństwem przestanie działać, stwarzając niebezpieczeństwo. Jest to nic innego jak dyskretny (czyli wyrażony liczbą naturalną) poziom bezpieczeństwa, określający zdolność elementów związanych z bezpieczeństwem systemu sterowania do realizacji funkcji bezpieczeństwa w przewidywalnych warunkach. Dodatkowo nowa specyfikacja ISO/TS 15066 zawiera wytyczne dotyczące oceny ryzyka podczas procesu instalacji i pracy robota w danym zastosowaniu (aplikacji). Warto jeszcze raz podkreślić, że stosowne normy bezpieczeństwa musi spełniać nie tylko robot, ale cały system robotowy obejmujący obiekty, przy których pracuje, oraz dodatkowe narzędzia.
Omawiając kwestie legislacyjne dotyczące zabezpieczeń, warto wspomnieć także o dyrektywie maszynowej nr 2006/42/EC (Machine Directive – MD). Zgodnie z tym dokumentem wszystkie maszyny i urządzenia pracujące w UE muszą spełniać wymagania w zakresie zdrowia i bezpieczeństwa, wymienione w pierwszym załączniku do tej dyrektywy.
Autor: Slavoj Musilek, General Manager na region Europy Środkowo-Wschodniej w firmie Universal Robots 
Tekst pochodzi z nr 2/2017 magazynu "Control Engineering". Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.