Bezpečná spolupráce s robotickým systémem

Kooperativní roboty od společnosti Universal Robots vytvořily v průmyslu zcela nové příležitosti a zlepšily pružnost výrobních procesů se zajištěnou bezpečností. Tyto výkonově a silově omezené roboty umožňují vytvářet aplikace, při kterých robotický systém (robot a koncový efektor) může být blízko lidského pracovníka, aniž by tomu hrozilo riziko způsobení bolesti nebo zranění. Tuto skutečnost již zaznamenaly normotvorné organizace. Proto byly počátkem roku 2016 doplněny pokyny ISO pro průmyslové robotické systémy o technické specifikace vztahující se k aplikacím kooperativních robotů.

Nové normy definují bezpečnostní požadavky, které jsou pro uživatele průmyslových robotických systémů zcela zásadní. „Někteří klienti vnímají riziko v robotickém systému, který pracuje vedle člověka bez dodatečných bezpečnostních bariér. Největší problém často představuje koncový efektor, který je připevněn k výkonově a silově omezenému robotu. Také díl, se kterým je manipulováno, může představovat problém. Hlavním důvodem těchto obav jsou efektory, strojní díly nebo přenášené prvky s ostrými hranami. Koncový efektor (často chapadlo) robotického ramene je také důležitý – může být univerzální, mít svoji vlastní inteligenci a pracovat s robotem prostřednictvím ‚plug & play‘ aplikace,“ říká Jarosław Szafran, obchodní ředitel ve firmě Encon-Koester, která dodává a zavádí robotická řešení.

V říjnu roku 2016 Mezinárodní organizace pro standardizaci (ISO) publikovala novou technickou specifikaci ISO/TS 15066 jako dodatek podpůrného dokumentu k normám ISO 10218-1: Bezpečnostní požadavky na průmyslové roboty a ISO 10218-2: Bezpečnostní požadavky na robotické systémy a integrační standardy. ISO TS 15066 obsahuje pokyny k zajištění bezpečnosti při navrhování a zavádění kooperativních aplikací.

Které prvky jsou popsány v normách?

Z hlediska kooperativních aplikací je nejdůležitější částí celého dokumentu část 5.4 v normě ISO 10218-1, která definuje bezpečnostní požadavky na řídicí systémy. Díly řídicích systémů, které souvisejí s bezpečností, mají být navrhovány tak, aby byly v souladu s PL=d v konstrukční kategorii 3, jak je popsána v normě ISO 13849-1 (ISO 10218-1, část 5.2.2), nebo aby byla v souladu s PL, vycházející z vyhodnocení rizik (ISO 10218, část 5.2.3). Kategorie 3 je termín používaný v souvislosti se systémem, který je navržen jako dvoukanálový, takže jedno selhání nevede ke ztrátě bezpečnostních funkcí. V současnosti je docela běžné navrhovat bezpečnostní systémy jako dvoukanálové.

Bezpečnostní systém ve všech robotech UR je PL=d se dvěma kanály I/O. ISO 13849-1 definuje úroveň výkonnosti (PL – Performance Level) jako samostatnou úroveň používanou ke specifikaci schopností dílů řídicího systému vázaných na bezpečnost vykonávat bezpečnostní funkci za předvídatelných podmínek. Jinými slovy, kvantifikuje, nakolik pravděpodobné je, že bezpečnostní funkce nebezpečně selže.

Nové specifikace

ISO/TS 15066 obsahuje cenné pokyny pro vyhodnocení rizik při integraci a práci s aplikacemi kooperativních robotů. Nejde jen o samotného robota – jedná se o celý robotický systém, zahrnující i zpracovávaný předmět a související vybavení, které musí být v souladu s platnými bezpečnostními normami.

Strojní směrnice

Směrnice Evropského parlamentu a rady 2006/42/ES ze 17. května 2006 o strojních zařízeních a o změně směrnice 95/16/ES je platná také pro robotické systémy a jejich bezpečnost. Všechny stroje instalované na území Evropské unie musejí být v souladu se základními požadavky na zajištění zdraví a bezpečnosti, uvedenými v Dodatku I. strojní směrnice 2006/42/ES. Normy ISO 10218-1, ISO 10218-2 a ISO 13849-1 jsou s touto směrnicí harmonizovány. Pokud je stroj v souladu s takovou harmonizovanou normou, je také v souladu se základními požadavky strojní směrnice.

Řešení od Universal Robots

Výkonově a silově omezené roboty pro kooperativní aplikace, které vyrábí firma Universal Robots, jsou vybaveny konfigurovatelnými bezpečnostními funkcemi, jež zajišťují soulad s normami ISO 10218-2 a ISO TS 15066. Všechny kooperativní roboty UR jsou navrženy ve shodě s úrovní výkonnosti „d“ a jejich rozhraní spadá do kategorie 3. „Možnost zastavit robot, jakmile zaznamená kolizi, otevírá nové příležitosti během procesu integrace. I když robotický systém využije dodatečná ochranná zařízení, jako skenery nebo světelné bariéry, malé rozměry robotu umožňují jeho nasazení i v místech s omezeným prostorem,“ vysvětluje Jarosław Szafran. Patentovaný bezpečnostní systém robotů UR zahrnuje osm přizpůsobitelných bezpečnostních funkcí: pozice kloubů a rychlosti, pozice TCP, orientaci nástroje, rychlost a sílu, stejně jako hybnost a výkon robotu.