Czy ludzie powinni pracować razem z robotami przemysłowymi?

Współpraca człowieka i robota we wspólnych obszarach roboczych jest bardziej pożądana niż kiedykolwiek. W przemyśle panuje moda na stosowanie modułów robotów bez ogrodzeń ochronnych o możliwie jak najmniejszych rozmiarach. Ważne, aby robota dało się zintegrować z ręcznymi czynnościami roboczymi w możliwie łatwy i bezkompromisowy sposób.
Aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na współpracę człowieka i robota, potrzebne są kreatywne pomysły i praktyczne rozwiązania. Jednocześnie nie należy zapominać o zaletach klasycznego modułu robota przemysłowego, takich jak szybkość, dokładność, wysoka produktywność i wytrzymałość. Istotną rolę odgrywa również udźwig robota, który podczas dotychczasowej współpracy człowieka i robota był bardzo ograniczony.

Roboty współpracujące nie potrafią sprostać wysokim wymaganiom przemysłu, ponieważ pracują ze znacznie mniejszymi prędkościami i oferują znacznie mniejszy udźwig niż roboty przemysłowe. Ograniczenia widać też w zakresie możliwości łączności i integracji z istniejącymi instalacjami. Dlatego KUKA we współpracy z SICK i Blue Danube Robotics oferuje kompletne rozwiązanie, które łączy zarówno maksymalną produktywność, jak i najnowsze standardy bezpieczeństwa obowiązujące dla aplikacji współpracujących. Przede wszystkim gwarantuje bezpieczną współpracę pomiędzy człowiekiem i robotem, a także udźwig ponad 100 kg. Płynna współpraca wszystkich komponentów jest możliwa dzięki układowi sterowania robota i pakietowi technologicznemu KUKA Safe-Operation.

Wariant systemu sBot_Speed CIP firmy SICK przeznaczony dla robotów KUKA stanowi połączenie skanera microScan3 z układem sterowania zabezpieczeniami Flexi Soft i bramką EFI-pro. Sprawdzony już system bezpieczeństwa umożliwia bezpieczne, symultaniczne monitorowanie kilku pól ochronnych i dodatkowo wykrywa osoby, które w pewnych okolicznościach mogłyby wejść do chronionego obszaru. Specyficzne dla robota ustawienia i parametry komunikacji są wstępnie skonfigurowane, dlatego można je szybko i bezpiecznie zintegrować z układem sterowania robota KUKA KRC4 dzięki EtherNet/IP™ CIP Safety™. Pozwala to zaoszczędzić cenny czas podczas projektowania i oceny koncepcji bezpieczeństwa.

MicroScan3 stale monitoruje moduł robota i dzieli obszar roboczy na trzy strefy (patrz ilustracja). Jeśli w strefie zagrożenia (strefa zielona) nikogo nie ma, robot może osiągnąć prędkość liniową do 2 m/s. Porównywalny robot współpracujący porusza się z prędkością maksymalnie 1 m/s. Jeśli ktoś zbliży się do robota, a więc znajdzie się w strefie pomarańczowej, prędkość robota zostanie zmniejszona tak, aby spełniała wymagania oceny ryzyka zgodnie z ISO TS15066. Strefa pomarańczowa służy jako obszar detekcji i jest używana jako strefa buforowa, aby robot mógł zredukować prędkość do wymaganej wartości. Wejście do żółtej strefy powoduje aktywację bezpiecznego monitorowania zredukowanej prędkości. Jeśli ta wartość zostanie przekroczona, robot zareaguje zatrzymaniem bezpieczeństwa 1 (ZATRZYMANIE AWARYJNE w pobliżu toru) zgodnie z normą EN 60204. Jeśli pracownicy opuszczą pomarańczową i żółtą strefę skanera laserowego, a w strefie zagrożenia nikogo nie będzie, robot samodzielnie przyspieszy do zaprogramowanej prędkości.

Pakiet technologiczny SafeOperation zawiera interfejs umożliwiający współpracę poszczególnych elementów zabezpieczających. Przetwarza on sygnały ze złącza bezpieczeństwa, kontroluje ruch robota i oferuje inne funkcje bezpieczeństwa. Należy do nich m. in. definiowanie bezpiecznych przestrzeni monitorowanych, bezpieczne monitorowanie prędkości i regularne referencjonowanie regulacji. Za pomocą tych dodatkowych funkcji można kontrolować pozycję narzędzia podczas całej operacji i bezpiecznie zatrzymać robota w przypadku nieprawidłowego działania. Aby móc szybko zatrzymać ruchy robota w razie usterek lub naruszenia granic przestrzeni, należy zadbać o prawidłowy stan hamulców. Odbywa się to za pomocą automatycznego testu hamulców. Polega on na cyklicznym sprawdzaniu, czy momenty hamowania silników są wystarczająco wysokie i w razie potrzeby zapewniają bezpieczne zatrzymanie robota.

Pakiet opcji KUKA.Handguiding zapewnia praktyczną i efektywną współpracę pomiędzy robotem przemysłowym a człowiekiem. Pakiet sterowniczy umożliwia bezprzewodowe, ręczne prowadzenie robotów przemysłowych w bardzo intuicyjny sposób. Sterowanie odbywa się za pomocą zamontowanej na robocie myszy 6D, która umożliwia zaprogramowanie punktów ruchu i zapisanie sekwencji ruchów. Dzięki temu robot przemysłowy KUKA może przemieszczać się w prosty i intuicyjny sposób. Korzystanie z tego pakietu nie wymaga szkolenia ani czasochłonnego instruktażu personelu.

Aby zapewnić płynną pracę, należy również zadbać o odpowiednią komunikację pomiędzy komponentami. Podłączenie systemu bezpieczeństwa SICK (zabezpieczający skaner laserowy microScan3 + układ sterowania zabezpieczeniami Flexi Soft) do układu sterowania robota odbywa się poprzez bezpieczną magistralę polową, taką jak Ether-Cat/FSoE, EtherNet/IP/CIP Safety lub PROFINET/PROFIsafe. System AIRSKIN jest podłączony do wejść bezpieczeństwa układu sterowania zabezpieczeniami za pomocą 2 kanałów.

Wraz z partnerami Blue Danube Robotics i SICK dokonano starannego doboru komponentów, aby zapewnić łatwą integrację przy zachowaniu najwyższych standardów bezpieczeństwa. Testy odbyły się w KUKA Application Center w Steyregg, gdzie sprawdzono i przetestowano, jak poszczególne komponenty współpracują ze sobą.