Zagotavljanje varnosti pri uporabi industrijskih robotov

Industrijski robot je izpostavljen povečani nevarnosti. V japonski tovarni so zabeležili prvi primer človeške smrti zaradi delovanja robota. Serviser, ki je bil na delovnem območju, je z izklopljenim robotom odpravil težave z usmerjevalnikom in robota povezal s strojem. Manipulator, ki se je premikal s hitrostjo približno 1 m / s, je pritisnil na regulator in ga zdrobil.

V povprečju se zgodi ena nesreča na 100 industrijskih robotov na leto. V 14 dneh delovanja robotskega tehnološkega kompleksa se zgodijo približno 3 travmatične situacije.

Glavni vzroki poškodb pri delu robotov so:

• nepričakovana dejanja robota v procesu njegovega usposabljanja in dela;
• napake pri popravilu in nastavitvi robota;
• prisotnost operaterja v delovnem območju med samodejnim delovanjem robota;
• postavitev nadzorne plošče v delovno območje robota;
• okvara ali izklop zaščitnih naprav.

Večino poškodb povzročijo okvare krmilnih naprav in napake pri programiranju.

Ameriški pisatelj znanstvene fantastike Isaac Asimov je v kratki zgodbi "Potepuh" (1942) oblikoval tri zakone za varnost robotike:

• robot s svojim dejanjem ali nedelovanjem ne sme škodovati osebi;
• robot mora upoštevati ukaze, ki mu jih da oseba, razen če so ti ukazi v nasprotju s prvim zakonom;
• robot mora poskrbeti za svojo varnost, če ni v nasprotju s prvim in drugim zakonom.

Med programiranjem (poučevanjem) in delovanjem robota lahko pride do treh možnosti neposrednega stika med operaterjem in robotom: neposredno delo z robotom ter med njegovim popravilom in vzdrževanjem.

Glavni način zagotavljanja varnosti je preprečiti istočasno pojavljanje osebe in gibljivih delov robota na eni točki v delovnem območju robota. Zaščitne naprave morajo zaustaviti gibanje robotskih elementov v tistih delih delovnega območja, kjer se nahaja oseba. Če nenadoma zmanjka električne energije, bi se moralo gibanje povezav robota ustaviti.

Delovno območje je prostor, v katerem se lahko nahaja delovno telo manipulatorja ali robota. Odvisno je od dimenzij povezav, njihovih gibov in kinematične sheme manipulatorja. Delovno območje je določeno v opisu manipulatorja.

Najpogosteje so opredeljene tri ravni varstvenih območij:

• zaznavanje prisotnosti zaposlenega na meji delovnega območja robotske postaje;
• zaznavanje prisotnosti osebe v območju pokritosti postaje zunaj in v območju gibanja robota;
• neposreden stik z robotom ali blizu njegove roke.

Na poti visečega robota morajo biti nameščene mreže za zaščito ljudi in opreme pred nenadnim padcem prevažanih predmetov. Naprave za spremljanje izvajanja programa nadzorujejo pojavljanje robotskih povezav na določenih točkah v delovnem območju. Lahko so stikala poti, ki se sprožijo, ko gre povezava skozi točko.

Naprave za nadzor interakcije robota z okoljem izklopijo pogone povezav, ko se upor gibanja poveča, na primer, ko se ena od povezav dotakne ovire. Za merjenje obremenitve se uporabljajo senzorji navora ali taktilni senzorji.

Ograjevanje delovnega prostora se izvede s pomočjo mrežastih ograj in svetlobnih pregrad. Mrežaste ograje se najpogosteje uporabljajo za preprečevanje vstopa ljudi v delovni prostor.

Ni pa vedno mogoče popolnoma ograditi območja z robotom. Če se uporabljajo na primer sprejemni transporterji, to so površine, ki niso ograjene, preko katerih lahko nepooblaščene osebe vstopijo v delovni prostor. Takšna območja so zaščitena z optičnimi (svetlobnimi) barierami.

Svetlobna pregrada je stojalo za oddajnike svetlobe in stojalo za fotodetektorje.Če vsak fotosprejemnik prejme svetlobo od ustreznega oddajnika svetlobe, potem robotski kompleks deluje. Prisotnost predmeta med nosilcem oddajnika svetlobe in nosilcem fotodetektorja bo povzročila prečkanje svetlobnega žarka, kar bo povzročilo izklop opreme.

Več svetlobnih pregrad je uporabljenih za zapiranje robotskega kompleksa z vseh strani.

Ograjevanje delovnega prostora s svetlobnimi pregradami: 1 — tehnološka oprema, 2 — robot, 3 — oddajnik svetlobe, 4 — fotodetektor

Vhodi v delovni prostor so zavarovani z električnimi ključavnicami in avtomatskim sistemom zaklepanja in odklepanja. Na ta način se zaklop sprosti le, ko je robot onemogočen.Dodatni varnostni gumbi v delovnem območju lahko zaščitijo osebo pred nenadzorovanim vklopom robota s strani nepooblaščenih oseb.

Varnostni sistem je običajno dopolnjen z uporabo opozorilnih luči in siren, sam robot in njegovi gibljivi deli pa so svetlih barv.

Dodatna zaščita je uporaba naprav, ki zaznavajo prisotnost osebe v delovnem območju robota.

Trenutno se uporabljajo različni sistemi za zaznavanje prisotnosti ljudi. To je lahko na primer: detekcija mikrovalovnega sevanja (z uporabo Dopplerjevega učinka), detekcija pasivnega in aktivnega infrardečega sevanja, sistemi vida, spremembe kapacitivnosti, tlaka, uporaba ultrazvoka itd.

Za zagotovitev varnosti pri uporabi industrijskih robotov se na delovnih mestih uporablja hierarhija dela in s tem različne odgovornosti. Vse dejavnosti zahtevajo ustrezno usposabljanje. Za delo z robotom so delegirani trije tipi zaposlenih: operaterji, programerji in vzdrževalci, vsak z različnimi nalogami in pooblastili.

Operater lahko vklopi in izklopi krmilnik robota ter zažene robota z nadzorne plošče. Vstop v delovno območje robota je strogo prepovedan. Dejavnost je namenjena programerjem in servisnim inženirjem z ustrezno izobrazbo.Poleg tega sta programer in inženir odgovorna za upravljanje in programiranje robota, zagon in vzdrževanje.