Dołącz do czytelników
Brak wyników

Aktualności

18 lipca 2022

Czujniki bezpieczeństwa dla aplikacji wykorzystujących roboty

0 57

Każda aplikacja wykorzystująca robota wymaga przeprowadzenia oceny ryzyka. Kluczową rolę w takich aplikacjach odgrywają czujniki bezpieczeństwa. Aby spełnić wszystkie wymagania dotyczące bezpieczeństwa konieczne jest zastosowanie całego ich zestawu.

Jeśli zaangażowanie człowieka w proces produkcyjny nie jest zasadniczo konieczne lub jest niepożądane, maszyny i urządzenia stanowiące potencjalne źródło zagrożenia dla człowieka ogradzane są mechanicznymi elementami zabezpieczającymi, a wejście do strefy pracy robota możliwe jest z zasady tylko w celach serwisowych. Odbywa się to przez drzwi bezpieczeństwa wyposażone w odpowiednie czujniki, które wykrywają ich otwarcie, a następnie wysyłają sygnał nakazujący zatrzymanie maszyny, umożliwiając tym samym bezpieczną jej obsługę.

Rodzaje czujników i zastosowania

W zależności od wymagań, rodzaju zabudowy i warunków brzegowych do zabezpieczenia aplikacji wykorzystujących robota stosuje się czujniki o różnej budowie i różnych zasadach aktywacji. W przypadku montażu ukrytego, bardzo ekonomicznym rozwiązaniem są czujniki magnetyczne. Czujniki oparte na technologii RFID umożliwiają maksymalną, swobodę montażu i zapewniają najwyższy stopień ochrony przed nieuprawnionym manipulowaniem, a czujniki mechaniczne stosuje się w pobliżu strefy niebezpiecznego ruchu, przy jednoczesnym uwzględnieniu ryzyka związanego z czasem wybiegu maszyny.
Czujniki kodowane PSENcode umożliwiają monitorowanie aż do trzech pozycji i można je zastosować m.in. w przemyśle motoryzacyjnym w aplikacjach, gdzie wymagane są interwencje ręczne, np. w zakresie podawania i odbierania elementów blaszanych ze stanowiska pracy robota otoczonego kratą ochronną. Gdy aplikacja wymaga interwencji człowieka (doprowadzanie części lub dalsza obróbka), jako dodatkową ochronę stosuje się mechanizmy ochronne działające na zasadzie bezdotykowej, takie jak np. kurtyny świetlne. Dodatkowo w celu zapewnienia ochrony przed wtargnięciem można wykorzystać kurtyny świetlne zainstalowane poziomo lub skanery laserowe.
W sytuacji, w której możliwość zastosowania systemów optycznych jest ograniczona ze względu na warunki brzegowe związane z danym procesem, takie jak pył, dym, mgła czy para wodna optymalnym rozwiązaniem są systemy radarowe.
Do wszystkich tych technicznych zasad działania czujników dochodzi jeszcze duża liczba wariantów sprzętowych, co umożliwia realizację niemal wszystkich scenariuszy monitoringu.

W przypadku współdzielenia obszaru roboczego przez człowieka i robota dąży się do zapewnienia bezpieczeństwa przy użyciu komponentów i funkcji bezpieczeństwa wbudowanych w roboty lub umieszczonych na nich. Na przykład funkcje zapewniające bezpieczeństwo ruchów robota łączy się z czujnikami bezdotykowymi, wbudowanymi w robota czujnikami momentów lub umieszczonymi na robocie czujnikami dotykowymi. Ruchy robotów w tego typu aplikacjach są zasadniczo znacznie wolniejsze niż w przypadku w pełni zautomatyzowanych aplikacji. Tego rodzaju koncepcje bezpieczeństwa stosowane są obecnie na polu robotyki usługowej w kontekście współpracy człowieka z robotem.

Dynamiczna ochrona strefy bezpieczeństwa

W przypadku współpracy między człowiekiem a robotem obsługującym większe ładunki, przedstawione wyżej koncepcje zapewnienia bezpieczeństwa stają się niewystarczające. W tej sytuacji niezbędne jest dużo większe stopniowanie obserwacji zdarzeń. Konieczne jest np. rozróżnienie, czy człowiek znajduje się w promieniu występowania niebezpiecznych ruchów (strefa ostrzegania), czy też wkroczył już do strefy o zwiększonych wymogach bezpieczeństwa (strefa bezpieczeństwa). W idealnym przypadku strefy te powinno dać się regulować w sposób dynamiczny, na przykład wytyczając je na podstawie zakresu ruchu maszyny lub robota objętej monitoringiem bezpieczeństwa. Dzięki temu możliwe jest zorganizowanie w takim środowisku współpracy między człowiekiem a robotem, dla której statyczne mechanizmy zabezpieczające są niewystarczające.
Realizację takich aplikacji umożliwiają laserowe skanery bezpieczeństwa, które dzięki możliwości działania w wielu wymiarach otwierają nowe możliwości projektowania aplikacji. Co więcej, na poszczególnych etapach procesu można dowolnie definiować ustawienia stref bezpieczeństwa.

Dalszy rozwój w tym obszarze uwarunkowany jest potrzebami przyszłych aplikacji: połączenie bezpiecznego robota z czujnikiem bezpieczeństwa oraz wzmożoną komunikacją może pozwolić na scalenie i optymalizację ściśle od siebie oddzielonych etapów procesu. W prawidłowo zaprojektowanej aplikacji robot zna swoje bezpieczne położenie, swoją bezpieczną prędkość i swój bezpieczny kierunek ruchu, a system czujników bezpieczeństwa gwarantuje ochronę aplikacji i bezpieczeństwo procesu. Zamiast bezwzględnego unieruchamiania maszyn system reaguje bardziej elastycznie, unikając niepotrzebnych przestojów i dzięki temu wzrasta wydajność procesów produkcyjnych.

Dotychczas nie udało się stworzyć uniwersalnego robota ani systemu czujników, który zapewniałby bezpieczeństwo we wszystkich możliwych do przewidzenia aplikacjach. Wymogi w zakresie bezpieczeństwa są zawsze uzależnione od danej aplikacji. Do stworzenia bezpiecznego środowiska pracy robota konieczne jest całościowe uwzględnienie robota, narzędzia i obrabianego przedmiotu oraz innych maszyn wykorzystywanych w procesie, np. urządzeń do przeładunku materiałów. Oznacza to w praktyce, że każda aplikacja wymaga przeprowadzenia indywidualnej oceny pod kątem bezpieczeństwa.

 

Przypisy