Bezpieczna współpraca robota z człowiekiem

Koboty cechuje 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.

Bezpieczeństwo a uwarunkowania prawne – nowa specyfikacja ISO

O bezpieczeństwie pracy robotów mówi tzw. dyrektywa maszynowa nr 2006/42 /EC (Machine Directive – MD) (dokładna nazwa: Dyrektywa 2006/42/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 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 roku normy ISO dla tradycyjnych robotów przemysłowych zostały wzbogacone 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 http://www.iso.org/iso/home/store.html została opracowana na podstawie opinii członków z 24 krajów, w tym przedstawicieli Universal Robots. Prace nad ISO/TS 15066 rozpoczęły się w 2010 roku, 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, a cały system robotyczny obejmujący obiekty, przy których pracuje oraz dodatkowe narzędzia, musi spełniać stosowne normy bezpieczeństwa. Najistotniejszy w całym dokumencie, z punktu widzenia bezpieczeństwa zastosowań robotów współpracujących, jest dział 5.4 normy ISO 10218-1. Ten dział definiuje 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. Warto nadmienić, że w każdym z robotów współpracujących Universal Robots zainstalowany został 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 niebezpieczeństwo. Specyfikacja ISO/TS 15066 zawiera cenne wskazówki związane także oszacowaniem ryzyka, przeznaczone dla integratorów zajmujących się implementacją współpracujących robotów. Oszacowanie ryzyka jest całościowym procesem obejmującym analizę ryzyka 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.

Wbudowane cechy bezpieczeństwa robotów współpracujących

Koboty Universal Robots posiadają aż 15 wbudowanych funkcji bezpieczeństwa. To znacznie więcej niż przeciętna liczba tego typu mechanizmów w większości dostępnych na rynku urządzeniach. Zabezpieczenia te zapewniają pełną zgodność z opisanymi powyżej normami bezpieczeństwa. 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) w przypadku urządzeń dostarczanych przez Universal Robots może odbywać się w sposób bezpieczny, zgodny z obowiązującymi normami.

Koboty to przyszłość

O tym, że kwestie bezpieczeństwa związane z robotami przemysłowymi wymagały pilnego usystematyzowania, świadczą wyniki prowadzonych badań. Według Raport World Robotics Report 2017 opublikowany przez Międzynarodową Federację Robotyki (IFR) przewiduje, że w 2017 wzrost instalacji robotów sięgnie 18 proc., podczas gdy w latach 2018-2020 będzie plasował się na poziomie 15 proc,. Wyższy niż przewidywany wzrost w światowej gospodarce, bardziej dynamiczne cykle koniunkturalne, zróżnicowane zapotrzebowanie zgłaszane przez klientów oraz rozwój Przemysłu 4.0 to aspekty stojące za optymistycznymi prognozami. Jako siłę napędową robotyki wymienia roboty współpracujące. Należy zatem jak najszybciej wyjaśnić wszystkie kwestie, które mogą budzić wątpliwości przy sięganiu po pomoc kobotów.