A biztonság biztosítása ipari robotok használatakor
Az ipari robot fokozott veszélynek van kitéve. Egy japán gyárban regisztrálták az első olyan esetet, amikor emberhalált egy robot tettei miatt. A munkaterületen tartózkodó szerviztechnikus kikapcsolt robot mellett elhárította a router hibáit, és csatlakoztatta a robotot a géphez. A körülbelül 1 m / s sebességgel mozgó manipulátor megnyomta a szabályozót és összetörte.
Évente átlagosan 100 ipari robotra jut egy baleset. Egy robottechnológiai komplexum 14 napos működése során megközelítőleg 3 traumatikus helyzet következik be.
A robotok munkája során bekövetkező sérülések fő okai a következők:
- a robot váratlan lépései a képzés és a munka során;
- hibák a robot javításában és beállításában;
- a kezelő jelenléte a munkaterületen a robot automatikus működése közben;
- a vezérlőpult elhelyezése a robot munkaterületén;
- a védőberendezések meghibásodása vagy leállása.
A legtöbb sérülést a vezérlőkészülék meghibásodása és programozási hibák okozzák.
A csavargó (1942) című novellában Isaac Asimov amerikai tudományos-fantasztikus író három törvényt fogalmazott meg a robotika biztonsága érdekében:
- a robot nem árthat valakinek tetteivel vagy tétlenségével;
- a robotnak engedelmeskednie kell a személy által neki adott parancsoknak, kivéve, ha ezek a parancsok ellentmondanak az első törvénynek;
- a robotnak gondoskodnia kell a biztonságáról, ha az nem mond ellent az első és a második törvénynek.
Három lehetőség van a kezelő és a robot közötti közvetlen kapcsolattartásra, amely a robot programozása (tanítása) és üzemeltetése során valósulhat meg: közvetlen munkavégzés a robottal, valamint annak javítása és karbantartása során.
A biztonság biztosításának fő eszköze annak megakadályozása, hogy egy személy és a robot mozgó alkatrészei egyidejűleg megjelenjenek a robot munkaterületének egy pontján. A védőeszközöknek meg kell akadályozniuk a robotelemek mozgását a munkaterület azon részein, ahol a személy tartózkodik. Ha hirtelen megszűnik az áram, a robot láncszemeinek mozgása le kell álljon.
A munkaterület az a tér, amelyben a manipulátor vagy robot munkateste elhelyezhető. Ez a láncszemek méreteitől, mozgásuktól és a manipulátor kinematikai sémájától függ. A munkaterület a manipulátor leírásában van beállítva.
Leggyakrabban három védelmi zónaszintet határoznak meg:
- egy alkalmazott jelenlétének észlelése a robotállomás munkaterületének határán;
- személy jelenlétének észlelése az állomás lefedettségi területén a roboton kívül és a robot mozgási tartományán belül;
- közvetlen érintkezés a robottal vagy közel a kezéhez.
A felfüggesztett robot útjába hálókat kell elhelyezni, hogy megvédjék az embereket és a berendezéseket a szállított tárgyak hirtelen leesésétől. A programvégrehajtást figyelő eszközök a munkaterület meghatározott pontjain vezérlik a robotkapcsolatok előfordulását. Ezek lehetnek útvonalkapcsolók, amelyek akkor aktiválódnak, amikor egy hivatkozás áthalad egy ponton.
A robot és a környezet interakcióját vezérlő eszközök kikapcsolják a link meghajtókat, ha a mozgással szembeni ellenállás megnő, például ha az egyik link akadályt érint. A terhelés mérésére nyomatékérzékelőket vagy tapintásérzékelőket használnak.
A munkaterület elkerítése hálós kerítések és fénysorompók segítségével történik. A hálós kerítéseket leggyakrabban arra használják, hogy megakadályozzák az emberek bejutását a munkaterületre.
A területet azonban nem mindig lehet teljesen elkeríteni a robottal. Ha például fogadó szállítószalagokat használnak, vagyis olyan felületeket, amelyek nincsenek bekerítve, amelyeken keresztül illetéktelenek bejuthatnak a munkaterületre. Az ilyen területeket optikai (fény) akadályok védik.
A fénysorompó egy állvány a fénykibocsátóknak és egy állvány a fotodetektoroknak.Ha minden fotovevő a megfelelő fénykibocsátótól kap fényt, akkor a robotkomplexum működik. Ha a fénykibocsátó tartó és a fotodetektor tartó között egy tárgy van, a fénysugár keresztezi, ami a berendezés leállását okozza.
A robotkomplexum minden oldaláról több fénysorompót használnak.
A munkaterület elkerítése fénysorompóval: 1 — technológiai berendezések, 2 — robot, 3 — fénykibocsátó, 4 — fotódetektor
A munkaterület bejárati területeit elektromos zárak, valamint automatikus záró- és nyitórendszer biztosítják. Ily módon a redőny csak akkor szabadul fel, ha a robot le van tiltva.A munkaterületen található további biztonsági gombok megvédhetik a személyt a robot illetéktelenek általi ellenőrizetlen aktiválásától.
A biztonsági rendszert általában figyelmeztető lámpák és szirénák alkalmazásával egészítik ki, maga a robot és mozgó részei pedig élénk színűek.
További védelem olyan eszközök használata, amelyek érzékelik egy személy jelenlétét a robot munkaterületén.
Jelenleg különféle emberi jelenlét-érzékelő rendszereket használnak. Például lehet: mikrohullámú sugárzás észlelése (Doppler effektus segítségével), passzív és aktív infravörös sugárzás detektálása, látórendszerek, kapacitás változás, nyomás, ultrahang használata stb.
Az ipari robotok használatának biztonsága érdekében a munkahelyek munkahierarchiát alkalmaznak, és ezért eltérő felelősségeket is vállalnak. Minden tevékenység megfelelő képzést igényel. Háromféle alkalmazottat delegálnak a robottal való munkára: operátorok, programozók és karbantartó mérnökök, mindegyik más-más feladattal és hatáskörrel.
A kezelő a kezelőpanelről be- és kikapcsolhatja a robotvezérlőt, és elindíthatja a robotot. Szigorúan tilos a robot munkaterületére belépni. Ez a tevékenység megfelelő képzettséggel rendelkező programozóknak és szervizmérnököknek szól.Emellett a programozó és a mérnök felelős a robotok irányításáért és programozásáért, üzembe helyezéséért és karbantartásáért.