Udostępnij Udostępnij Udostępnij Udostępnij Print

Bezpieczna współpraca robotów i ludzi

-- wtorek, 02 maj 2017

Nowa era robotów współpracujących zbliża ludzi do technologii w stopniu większym niż kiedykolwiek przedtem.

W 2008 r. były one zwykłą ciekawostką. W 2012 r w dużym stopniu były postrzegane jako przejściowa moda. Ale dokładnie rok później przemysł zaczął je zauważać i rozważać praktyczną implementację. Masa rywali i konkurentów włączyła się do walki o rynek w 2013 r.

Obecnie roboty współpracujące są już obecne w przemyśle na stałe. Wiele osób powiedziałoby, że są one przyszłością branży.

“Aplikacje współpracujące są tą następną, nową granicą i naprawdę będą one napędzać biznes i aplikacje oraz powstaną prawdopodobnie aplikacje, których nawet jeszcze nie znamy” powiedziała Roberta Nelson Shea, globalna specjalistka d/s zgodności technicznej (global technical compliance officer) w firmie Universal Robots, z siedzibą główną w Odense, Dania.

Wyniki badania przeprowadzonego przez firmę ABI Research przewidują, że rynek robotów współpracujących bardzo szybko osiągnie wartość 1 mld USD do roku 2020, a liczba tych maszyn wykorzystywanych w produkcji przekroczy wtedy 40 000. Ponieważ populacja robotów wzrasta, dlatego należy zwrócić uwagę i zająć się kwestiami bezpieczeństwa w robotyce.

Jedna z najbardziej oczekiwanych specyfikacji technicznych w świecie robotów współpracujących została opublikowana w lutym 2016. Norma ISO/TS 15066:2016  “Roboty i urządzenia robotyczne – roboty współpracujące” podaje oparte o dane wytyczne dla projektantów, integratorów i użytkowników systemów robotów współpracujących z ludźmi w tych samych przestrzeniach roboczych, dotyczące oceny i zmniejszania zagrożeń.

Nelson Shea jest przewodniczącą 3 Grupy Roboczej Technicznego Komitetu ISO 299 (ISO/TC 299 WG3), która była odpowiedzialna za opracowanie tej nowej specyfikacji technicznej.

Nelson Shea pracuje nad normami dotyczącymi bezpieczeństwa pracy z robotami od pierwszego zebrania komitetu w 1982 r. i jako jego przewodnicząca nadal zajmuje bezstronne stanowisko w społeczności standardów i norm. Przez 23 lata była przewodniczącą komitetu d/s standardów bezpieczeństwa pracy z robotami ANSI/RIA 15.06, a obecnie jest przewodniczącą emerytowaną. Twierdzi ona, że początkowa idea robotów współpracujących napotkała na silny sceptycyzm. “Założeniem bezpieczeństwa pracy było utrzymywanie ludzi z dala od robotów. Ale wtedy dyskusja zmieniła się w kierunku stwierdzenia: „jeśli robot swoim narzędziem lub swoją częścią dotyka człowieka i nie dochodzi przy tym do żadnego zranienia, to czemu nie pozwolić na kontakt?”

Uwzględnienie czynnika ludzkiego

“Tradycyjnie projekty systemów zautomatyzowanych nie uwzględniały czynnika ludzkiego. Ale gdy roboty stają się mobilne i posiadają większą możliwość interakcji z ludźmi, to taki paradygmat projektowania nie jest drogą przyszłości” powiedział Roland Menassa, szef Globalnego Ośrodka Badawczego Automatyki firmy General Electric, mieszczącego się w miasteczku Van Buren Township (Michigan, USA). “Obecnie mogę umieścić robota o zupełnie przyzwoitych możliwościach na hali fabrycznej obok ludzi i mogą oni wszyscy pracować obok siebie” mówi Menassa.

Menassa pracował przedtem przez 24 lata w firmie General Motors. Obecnie w GE zajmuje stanowisko dyrektora odpowiedzialnego za globalną strategię automatyki. Globalny Ośrodek Badawczy Automatyki firmy GE koncentruje swoja działalność na czterech głównych obszarach: robotyka, sterowanie, transport wewnętrzny materiałów i integracja systemów pracy, która śledzi przepływ danych na hali fabrycznej. Firma GE przyjęła Przemysłowy Internet Rzeczy (Industrial Internet of Things, IIoT) i automatykę jako kluczowe składniki produkcji. Staje się też liderem w obszarze optymalizacji fabryk, co nazywa “Brylantową produkcją” (Brilliant Manufacturing), mającej na celu optymalizację przepływu materiałów, ludzi i procesów w organizacji i w jej globalnym łańcuchu dostaw.

“Gdy przyszedłem do GE roboty współpracujące zaczynały wchodzić na rynek, tak więc odwiedziłem różne fabryki firmy, aby dokonać oceny sytuacji” powiedział Menassa.”Jesteśmy jednym z dwóch producentów na małą skalę bardzo dużych urządzeń przemysłowych, takich jak turbiny gazowe, ważące tysiące kilogramów oraz na średnią i większą skalę produktów spotykanych w życiu codziennym, takich jak oprawy oświetleniowe czy wyłączniki instalacyjne, dla których posiadamy tysiące jednostek magazynowych (stock keeping unit, SKU) na linii”.

“Nadal prowadzimy procesy spawania i posiadamy roboty obsługujące ciężki sprzęt oraz realizujące bardzo trudne, wyrafinowane procesy”, dodał Menassa, “ale gdy patrzymy na to, gdzie zaszły roboty w ciągu ostatnich 55 lat, to nadal widzimy dużo ludzi na linii montażowej. I jest tak dlatego głównie z powodu wyzwań ze strony materiałów, które muszą spełniać wymagania norm i przepisów. Gdy wytwarzamy nasze wyłączniki instalacyjne czy oprawy oświetleniowe, to używamy do tego przewodów i materiałów elastycznych, które są bardzo trudne do obsługi. Powstaje wyzwanie – jak włączyć automatykę do realizowanego wciąż ręcznie procesu produkcji, aby obsługiwać części zgodne z normami i przepisami?”

Firma GE wykorzystuje na linii montażowej fabryki GE Lighting w Hendersonville (Północna Karolina, USA) Sawyer’a - robota współpracującego z pojedynczym ramieniem, firmy Rethink Robotics. Ten robot współpracujący umieszcza komponenty wewnątrz ulicznych opraw oświetleniowych LED, a następnie pracownicy dokańczają montaż.

“Fabryka ta nigdy przedtem przez wiele lat nie miała robota”, powiedział Menassa. “Tak więc przed sprowadzeniem robota do zakładu nie wiedzieliśmy, jak zareagują na to ludzie. W fabryce mieliśmy warsztat i poszukiwaliśmy różnych zastosowań dla robota, patrzyliśmy gdzie jest sens go wykorzystać. Następnie przeprowadziliśmy kilka akcji informacyjnych w samej fabryce, gdzie mieliśmy ostatecznie umieścić robota. Przygotowaliśmy ludzi, aby mieli wiedzę i pojęcie o tym, co potrafi robot, jak można go bezpiecznie dotknąć i jak można z nim współpracować”.

Roboty o ograniczonej mocy i sile są specjalnie projektowane, aby miały bezpieczny kontakt z ludźmi w taki sposób, aby ta maszyna lub system sterowania posiadały nieodłączne cechy związane z bezpieczeństwem pracy. Te typy robotów są zwykle produkowane z lekkich materiałów, posiadają czujniki siły i momentu obrotowego w przegubach oraz mogą mieć powierzchnię pokrytą miękkim materiałem.

Cztery metody działania robotów współpracujących

Według zharmonizowanych norm ANSI/RIA 15.06 i ISO 10218, dotyczących bezpieczeństwa pracy z robotami oraz nowej normy TS 15066, istnieją cztery metody lub typy działania robota współpracującego:

  • Zabezpieczające zatrzymanie monitorowane (safety-rated monitored stop)
  • Prowadzenie za rękę (hand guiding)
  • Monitorowanie prędkości i separacji (speed and separation monitoring)
  • Ograniczanie mocy i siły (power and force limiting)

Metody te mają tendencję do bycia najbardziej niezrozumianymi aspektami współpracy ludzi z robotami. Aby uniknąć pomieszania pojęć Nelson Shea sugeruje producentom, aby traktowali każdą z tych czterech metod raczej jak scenariusz lub element większego scenariusz współpracy robotów z ludźmi, a nie odrębny tryb.

W każdym przypadku istnieje przestrzeń robocza współdzielona przez robota i człowieka - operatora. W metodzie zabezpieczającego zatrzymania monitorowanego założono, że robot w ogóle nie zmienia swojego położenia w przestrzeni współdzielonej z człowiekiem. W metodzie prowadzenia za rękę powszechnym nieporozumieniem jest myślenie, że metoda ta jest używana do uczenia maszyny. Nelson Shea mówi, że nie o to chodzi.

“Gdy poruszamy ramieniem robota dookoła, aby nauczyć go wykonywania pewnych zadań, to w sensie współpracy nie jest to prowadzenie za rękę. Gdy to robimy, to nie jest praca robota w trybie automatycznym”, powiedziała Nelson Shea.

Metoda prowadzenia za ręką, użyta do opisania działania robota współpracującego, wskazuje stan, w którym robot i człowiek zajmują współdzieloną przestrzeń, a robot porusza się tylko wtedy, gdy jest pod bezpośrednią kontrolą człowieka.

“Przy monitorowaniu prędkości i separacji, zarówno robot jak i człowiek mogą poruszać się w tej samej przestrzeni”, wyjaśniła Nelson Shea, “jednak jeżeli dystans pomiędzy robotem, a człowiekiem staje się zbyt mały, to robot zatrzymuje się, skutecznie zachowując się tak, jak w pierwszym scenariuszu (zabezpieczającego zatrzymania monitorowanego). W metodzie ograniczania mocy i siły może istnieć kontakt pomiędzy człowiekiem a robotem, ale moc i siła robota są ograniczone, zaś powierzchnia elementów maszyny jest pokryta miękkim materiałem lub zabezpieczona w inny sposób, tak że w przypadku jakiegokolwiek uderzenia człowieka nie wystąpi żaden ból, ani zranienie.”

Nelson Shea przyznaje, że są także możliwe dowolne kombinacje tych czterech metod współpracy robota z człowiekiem w systemie z jednym robotem, lub nawet wszystkich czterech. Nowa norma TS 15066 zawiera wzory do obliczania ochronnej odległości separacji człowieka i robota dla metody monitorowania prędkości i separacji. Ale być może najbardziej interesującą częścią tej specyfikacji technicznej jest dodatek, który zawiera wytyczne na temat ustanowienia ograniczeń progu bólu dla różnych części ciała, w szczególności dla aplikacji z ograniczeniem mocy i siły. Następnie te dane mogą być ekstrapolowane, w celu wyznaczenia ograniczeń prędkości dla aplikacji współpracy człowieka z robotem.

“Chociaż istnieje informacja o wszystkich czterech trybach współpracy, najbardziej interesująca kwestia dotyczy robotów z ograniczoną mocą i siłą” stwierdza Jean-Philippe Jobin, dyrektor d/s technicznych w firmie Robotiq z Lévis (Quebec, Kanada), która produkuje adaptacyjne chwytaki dla robotów współpracujących. “Obecnie na rynku jest więcej typów tych robotów, ale nie istniały żadne jasne wytyczne, z wyjątkiem normy ISO 10218, które pomagałyby ludziom bezpiecznie instalować je w swoich fabrykach”.

Jean-Philippe Jobin założył firmę Robotiq w 2008 r. wraz z Samuel Bouchard’em jako prezesem i Vincent Duchaine’m, jako przedsiębiorstwo wydzielone z jednostki macierzystej (spin-off) – Uniwersytetu Laval (Quebec, Kanada). Jobin jest także ekspertem technicznym w komitecie ISO, wraz z Nelson Shea.


Przeczytaj także

Badanie rynku: Integracja systemów - 5 czynników wpływających na powodzenie działań integratorów
W badaniu dotyczącym integracji systemów, przeprowadzonym przez Control Engineering, ankietowani wskazali pięć najważniejszych czynników wpływających na przebieg procesów integracji systemów. ... więcej »
Inteligentna automatyka: Platforma dla inteligencji procesowej i ulepszeń procesów
Lukę w komunikacji pomiędzy halą fabryczną a częścią biurową firmy można wypełnić przez integrowanie systemów sterowania procesem z systemem planowania zasobów przedsiębiorstwa (ERP)... więcej »
OMRON: jesteśmy gotowi na przyszłość sektora wytwórczego
Podczas targów Hannover Messe 2017 miałem okazję spotkać się z Timem Foremanem, dyrektorem pionu R&D w Omron Europe, aby porozmawiać z nim o najważniejszych wydatkach... więcej »
Inteligentne maszyny: Urządzenia mechatroniczne – projektowanie pod kątem funkcjonalności
Przyglądając się projektom mechatronicznym, bardzo łatwo dostrzec ich złożoność oraz interdyscyplinarność w podejściu autorów do kwestii konstrukcyjnych. Liczą się tu przede wszystkim takie... więcej »
Inteligentne maszyny: Technologie ery IIoT
Zasadnicze postępy w dziedzinie rozproszonych i połączonych w sieci maszyn, mających możliwość sterowania w czasie rzeczywistym, obejmują heterogeniczną architekturę obliczeniową,... więcej »
Otwarcie Laboratorium Safety na Politechnice Warszawskiej
Dnia 1 czerwca 2017 roku, w trakcie spotkania przedstawicieli firmy Omron Electronics z pracownikami naukowymi Wydziału Inżynierii Produkcji Politechniki Warszawskiej, odbyło się oficjalne... więcej »
 
Aktualne wydanie

Zobacz także

  •   Wydarzenia  
  •   Katalog  

Wydarzenia

PROCESS AUTOMATION
2017-09-07 - 2017-09-08
Miejsce: Kraków
ENERGETAB 2017
2017-09-12 - 2017-09-14
Miejsce: Bielsko Biała
Robotech Robotics Technology Conference
2017-09-19 - 2017-09-19
Miejsce: Wrocław
Europejski Kongres Lean Manufacturing
2017-09-28 - 2017-09-29
Miejsce: Katowice
Targi 4INSULATION
2017-10-11 - 2017-10-12
Miejsce: Kraków
EFE 2. Targi Efektywności Energetycznej
2017-10-11 - 2017-10-12
Miejsce: Kraków

Katalog

Comau Poland Sp. z o.o.
Comau Poland Sp. z o.o.
Turyńska 100
43-100 Tychy
tel. +48 502 185 687

ASTOR Sp. z o.o.
ASTOR Sp. z o.o.
Smoleńsk 29
31-112 Kraków
tel. 12 428 63 00

ABB Sp. z o.o.
ABB Sp. z o.o.
Żegańska 1
04-713 Warszawa
tel. 32 79 09 222

zobacz wszystkie




SONDA


tak
nie
nie wiem


Wydania specjalne

O wydawnictwie   |   Reklama   |   Mapa strony   |   Kontakt   |   Darmowa prenumerata   |   RSS   |   Partnerzy   |   
Copyright © 2003-2017 Trade Media International
zobacz nasze pozostałe strony
Trade Media International Inżynieria & Utrzymanie Ruchu Control Engineering Polska MSI Polska Inteligentny Budynek Design News Polska Almanach Produkcji w Polsce