Bezpečnost kolaborativních robotů podle firmy SCHUNK
Aby mohli lidské bytosti a roboti pracovat harmonicky ve společných obráběcích oblastech bez jakýchkoli oddělujících ochranných bariér, musí být dodrženy přísné bezpečnostní požadavky. Krátce, nesmí nastat žádné kolize, které by mohly způsobit zranění lidské bytosti nebo poškodit strojní vybavení. Jako výrobce komponentů uchopovacích systémů certifikovaných pro HRC (pro spolupráci člověk/robot) učinila firma SCHUNK vědomé rozhodnutí brát od začátku do úvahy aspekty pracovní bezpečnosti. Tak jsou bezpečnostní aspekty hned od počátku zahrnuty do nových uchopovacích systémů. To zkracuje proces vývoje se standardními prvky, snižuje náklady a zrychluje projekty HRC specifické pro určitou aplikaci.
S chapadlem dlouhého zdvihu Co-act EGL-C nastavuje firma SCHUNK milník ve spolupráci člověk/robot (HRC). Díky integrovanému inteligenčnímu systému mohou být teď poprvé v kolaborativních aplikacích realizovány uchopovací síly až do 450 N.
“Vyhodnocení aplikací HRC představuje obzvláštní výzvu,” oznamuje Prof. Dr. Markus Glück, ředitel Výzkumu a vývoje ve firměi SCHUNK. Na straně uživatele byla značná nejistota, jak skutečně zahrnout požadavky zdraví a bezpečnosti při práci do směrnic a norem. “K tomu, aby lidé a roboty spolupracovali bezpečně, se vyžaduje nejen komplexní znalost použití robota, ale také odborná znalost hodnocení rizik,” upozorňuje Glück. Protože ani jedna aplikace HRC není stejná jako jiná, je pokaždé vyžadováno individuální hodnocení rizik. “Pro pracovníka představují nebezpečí zvláště síla, rychlost a trasy pohybu robota a obrobku, včetně nosiče obrobku.” Ty musí být buď omezeny pomocí základních ochranných opatření, nebo, v případě nutnosti, pomocí dodatečných opatření pro ochranu proti riziku, zdůrazňuje Prof. Dr. Glück. “Naším cílem je poskytnout výrobcům robotů, začleňovatelům a stavitelům systémů vyzrálé a nezávisle odzkoušené komponenty, které mohou použít k poměrně rychlé realizaci scénářů spolupráce a k jejich certifikaci.”
Certifikovaná řada Co-act
Řada Co-act EGP-C certifikovaná pro kolaborativní aplikace demonstruje, jak to skutečně vypadá. Portfolio chapadel sestává ze čtyř velikostí, je navrženo pro jednoduché manipulační úlohy a lze je intuitivně namontovat na doslova všechny běžné roboty lehké váhy jako řešení typu Plug & Work (zapojit a pracovat). “S více než 400 instalacemi výrobků umístěných nyní u zákazníků a partnerů poskytla řada Co-act EGP-C působivý důkaz své vyzrálosti,” oznamuje Markus Glück. Uchopovací síla působící na prst, který má přirozeně bezpečnou konstrukci, je omezena z bezpečnostních důvodů na maximálně 140 N. Instalaci zjednodušují vysoce výkonné programovací moduly a zásuvné prvky. Standardizované upevňovací prsty s vyměnitelnými vložkami pro univerzální použití usnadňují nováčkům vstup do světa kolaborativní robotiky. “Tam kde lidské bytosti a roboty sdílejí oblast obrábění, musí být hrany zaoblené, aby se lidé nepořezali, když je chapadlo škrábne, nebo se aktivně tlačí proti osobě,” zdůrazňuje Glück. “Podobně je třeba bránit zachycení prstů a kůže člověka”. Důvěru vytváří také jasná vizualizace současné provozní situace pomocí barevných LED.
Vezměte spolupráci člověka a robota za správný konec: SCHUNK Co-act EGL-C je světově první chapadlo s dlouhým zdvihem pro kolaborativní aplikace. Může manipulovat se silově upínanými obrobky do 2,25 kg a s tvarově upínanými dokonce až do 8 kg.
Konzultace během vývoje výrobku
S výrobkem Co-act EGL-C jde firma SCHUNK o krok dál. S tímto zdrojem energie bylo vůbec poprvé možné vyrobit chapadlo pro kolaborativní aplikace, kde uchopovací síla působící na prst přesahuje hranici 140 N považovanou za neškodnou pro zdraví. Jako u kolaborativního chapadla pro malé komponenty SCHUNK Co-act EGP-C, věnovala firma SCHUNK velkou důležitost také zákonnému pojištění proti nehodám Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV), což doprovázelo proces tvorby výrobku pro Co-act EGL-C. Tato spolupráce od počátku usnadnila komunikaci a účinné sledování a dodržování norem. Navíc bylo možné získat zkušenosti, jak lze hodnocení bezpečnosti a certifikaci navrhnout tak, aby to bylo pro uživatele optimální bez kompromisů v oblasti kvality, když jde o bezpečnost. “Koncept bezpečnosti tohoto chapadla je vysoce sofistikovaný,” vysvětluje Prof. Dr. Glück. “S pomocí včasných konzultací během vývoje chapadla jsme byli schopni zajistit, že pokud jde o bezpečnostní elektroniku, technologii řízení bezpečnosti a bezpečnostní koncept jako celek, byla zvláštní pozornost od počátku věnována dodržení standardů a souvisejících zákonných nařízení.” upozorňuje dále.
Uchopení ve třech fázích
Inteligenční bezpečnostní systém vyvinutý firmou SCHUNK, u něhož se očekává udělení patentu, rozděluje uchopovací proces v Co-act EGL-C do jednotlivých fází. Protože existuje nebezpečí zachycení lidských rukou či prstů, integrovaný inteligenční systém omezuje uchopovací sílu na neškodnou hodnotu 30 N. Pouze ze vzdálenosti od obrobku větší než 4 mm, kde není nebezpečí zachycení, provádějí prsty chapadla přístup s uchopovací silou volně definovatelnou až do 450 N. Jestliže systém vnímá v této závěrečné fázi poddajnost, například protože je uchopován obrobek, který je příliš malý a operátor jej chce vyjmout ručně, pak bude tento pohyb také automaticky zastaven. Totéž platí, pokud jsou předpokládané rozměry obrobku překročeny o 2 mm, jestliže například není k dispozici žádný díl. Konečně ve třetí fázi chapadlo detekuje, zda je obrobek bezpečně uchopen a napne brzdu. V důsledku toho splňuje SCHUNK EGL-C požadavky na spolupráci člověk/robot a zaručuje, že uchopené díly, které při silovém uchopení mohou vážit až 2,25 kg, nejsou ztracené v případě stavu nouzového vypnutí a s tím spojeného plného brzdění. U tvarového uchopení je dokonce možnost až 8 kg.
Prof. Dr.-Ing. Prof. Markus Glück, vedoucí ředitel výzkumu a vývoje /CINO společnosti SCHUNK GmbH & Co. KG, Lauffen/Neckar
Koncept modulární bezpečnosti jako cíl
Avšak když dojde na certifikaci, zůstává mnohé, co je třeba požadovat: “Aby HRC mohla splňovat svůj plný potenciál, je třeba řešení, jež umožňuje, aby jak začleňovatelé, tak operátoři byli schopni s vynaložením přiměřeného úsilí. sami realizovat kolaborativní procesy. Včetně vyhodnocení požadavků zdraví a bezpečnosti při práci,” zdůrazňuje Glück. Koncepty modulární bezpečnosti, jak jsou navrženy firmou SCHUNK a na které firma míří svou škálou certifikovaných chapadel, mohou uživatelům poskytnout orientaci a v jednotlivých případech neobyčejně zjednodušit vyhodnocení požadavků zdraví a bezpečnosti při práci. “Jestliže by mohli uživatelé při navrhování pracovní stanice člověk/robot počítat s certifikovanými komponenty, bylo by zavedení spolupráce člověk/robot do každodenní výroby podstatně rychlejší,” vysvětluje Glück.
Dle jeho názoru bude oblast norem HRC také pokračovat směrem k dalšímu vývoji. Například norma ISO/TS 15066 se má revidovat jako technická specifikace nejpozději po čtyřech letech. “Z toho důvodu je důležité, aby výrobci robotů, dodavatelé uchopovacích nástrojů a koncoví uskutečňovatelé a začleňovatelé aktivně spolupracovali s inspekčními orgány jako DGUV na dalším zpřesňování norem,” říká Glück. “Bezpečnostní aspekty zde musí mít prioritu a bez jakýchkoli kompromisů. Zároveň bude jejich akceptování zlepšeno, když mohou být témata bezpečnosti a zjednodušení harmonizována během instalace a certifikace.”
Normy a směrnice pro spolupráci člověk/robot
Zákonné požadavky pro kolaborativní scénáře jsou původně popsané ve směrnici ES pro strojní zařízení 2006/42/ES příloha 1: Výrobce stroje nebo jeho zákonný zástupce musí zajistit provedení hodnocení rizik, aby byly pro stroj určeny platné zdravotní a bezpečnostní požadavky. Pro hodnocení rizik musí být do analýzy zahrnuto momentální prostředí aplikace. Musí být poskytnuta účinná ochrana proti všem možným škodlivým kolizím včetně zachycení končetin či pracovních rukavic nebo podražení pracovníka. Normativní odkazy pro funkční bezpečnost aplikací HRC postupně jsou všeobecné normy jako IEC 61508, IEC 62061 a ISO 13849-1 a -2. Navíc k těmto normám je pro bezpečnost průmyslových robotů třeba brát do úvahy i normy ISO 10218-1 a -2. V Technické specifikaci ISO/TS 15066:2017-04 jsou definovány zejména klíčové požadavky použití pro roboty v kolaborativních aplikacích a robotická zařízení. Tato “norma HRC” popisuje poznámky k užívání pro čtyři typy spolupráce a vysvětluje podrobně požadované zásady bezpečnosti. Také obsahuje podrobné specifikace ohledně prahů bolesti, jež je třeba dodržovat pro příslušné plochy těla.
Zdroj zprávy SCHUNK
