Säkerställande av säkerhet vid användning av industrirobotar

Industriroboten är utsatt för ökad fara. Det första fallet av mänsklig död till följd av en robots handlingar registrerades i en japansk fabrik. Serviceteknikern, som befann sig i arbetsområdet, felsökte routern med roboten avstängd och kopplade roboten till maskinen. Manipulatorn, som rörde sig med en hastighet av cirka 1 m / sek, tryckte på regulatorn och krossade den.

I genomsnitt sker en olycka per 100 industrirobotar per år. Cirka 3 traumatiska situationer inträffar under 14 dagars drift av ett robottekniskt komplex.

De främsta orsakerna till skador under robotars arbete är:

• oväntade handlingar av roboten under dess träning och arbete;
• fel i robotreparation och installation;
• närvaron av operatören i arbetsområdet under den automatiska driften av roboten;
• placera kontrollpanelen i robotens arbetsområde;
• felfunktion eller avstängning av skyddsanordningar.

De flesta skador orsakas av felfunktioner i styrenheten och programmeringsfel.

I novellen "The Tramp" (1942) formulerade den amerikanske science fiction-författaren Isaac Asimov tre lagar för robotiks säkerhet:

• roboten får inte skada en person genom dess handlingar eller passivitet;
• roboten måste lyda de kommandon som personen ger den, utom när dessa kommandon strider mot den första lagen;
• roboten måste ta hand om sin säkerhet om den inte strider mot den första och andra lagen.

Det finns tre möjligheter för direktkontakt mellan operatören och roboten som kan ske under programmering (inlärning) och drift av roboten: direkt arbete med roboten, samt under dess reparation och underhåll.

Det huvudsakliga sättet att säkerställa säkerheten är att förhindra att en person och rörliga delar av roboten dyker upp samtidigt på en punkt i robotens arbetsområde. Skyddsanordningar måste stoppa rörelsen av robotelement i de områden av arbetsområdet där personen befinner sig. Om strömmen plötsligt försvinner bör rörelsen av robotens länkar stoppas.

Arbetsområdet är det utrymme där manipulatorns eller robotens arbetskropp kan placeras. Det beror på länkarnas dimensioner, deras rörelser och manipulatorns kinematiska schema. Arbetsområdet anges i manipulatorns beskrivning.

Tre nivåer av skyddszoner definieras oftast:

• upptäckt av närvaron av en anställd vid gränsen till robotstationens arbetsområde;
• upptäcka närvaron av en person i stationens täckningsområde utanför och inom robotens rörelseområde;
• direktkontakt med roboten eller nära dess hand.

I vägen för den upphängda roboten måste nät installeras för att skydda människor och utrustning från att de transporterade föremålen plötsligt faller. Programexekveringsövervakningsenheter kontrollerar förekomsten av robotlänkar vid specifika punkter i arbetsområdet. De kan vara vägväxlar som utlöses när en länk passerar genom en punkt.

Anordningarna för att styra robotens interaktion med omgivningen stänger av länkdrifterna när motståndet mot rörelse ökar, till exempel när en av länkarna vidrör ett hinder. Momentsensorer eller taktila sensorer används för att mäta belastningen.

Stängsel av arbetsområdet utförs med hjälp av nätstängsel och ljusbarriärer. Nätstängsel används oftast för att hindra människor från att komma in på arbetsområdet.

Det är dock inte alltid möjligt att helt stängsla av området med roboten. Om till exempel mottagningstransportörer används, det vill säga ytor som inte är inhägnade, genom vilka obehöriga kan ta sig in på arbetsområdet. Sådana områden är skyddade av optiska (ljus)barriärer.

Ljusbarriären är ett stativ för ljussändare och ett stativ för fotodetektorer.Om varje fotomottagare tar emot ljus från motsvarande ljussändare så fungerar robotkomplexet. Närvaron av ett föremål mellan ljussändarfästet och fotodetektorfästet kommer att få ljusstrålen att korsa, vilket gör att utrustningen stängs av.

Flera ljusbarriärer används för att omsluta robotkomplexet på alla sidor.

Stängsel av arbetsområdet med ljusbarriärer: 1 — teknisk utrustning, 2 — robot, 3 — ljussändare, 4 — fotodetektor

Entréer till arbetsområdet är säkrade med elektriska lås tillsammans med ett automatiskt lås- och upplåsningssystem. På så sätt frigörs slutaren endast när roboten är inaktiverad. Ytterligare säkerhetsknappar i arbetsområdet kan skydda en person från okontrollerad aktivering av roboten av obehöriga.

Säkerhetssystemet kompletteras vanligtvis med användning av varningsljus och sirener, och själva roboten och dess rörliga delar är färgglada.

Ytterligare skydd är användningen av enheter som upptäcker närvaron av en person i robotens arbetsområde.

Olika mänsklig närvarodetekteringssystem används för närvarande. Det kan till exempel vara: detektering av mikrovågsstrålning (med hjälp av dopplereffekten), detektering av passiv och aktiv infraröd strålning, synsystem, förändringar i kapacitans, tryck, användning av ultraljud m.m.

För att säkerställa säkerheten vid användning av industrirobotar använder arbetsplatserna en arbetshierarki och därför olika ansvarsområden. Alla aktiviteter kräver lämplig utbildning. Tre typer av anställda är delegerade att arbeta med roboten: operatörer, programmerare och underhållsingenjörer, var och en med olika uppgifter och befogenheter.

Operatören kan slå på och stänga av robotkontrollen och starta roboten från operatörspanelen. Det är strängt förbjudet att gå in i robotens arbetsområde. Denna aktivitet är avsedd för programmerare och serviceingenjörer med lämplig utbildning.Dessutom ansvarar programmeraren och ingenjören för robothantering och programmering, driftsättning och underhåll.