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O homem deve trabalhar junto com robôs industriais, isso é possível?

Interação produtiva e segura entre homem e robô KUKA.


Interação apropriada para a indústria

A colaboração entre o homem e o robô em áreas de trabalho comuns é cada vez mais procurada. A tendência de células de robô sem cercas de proteção e o menor tamanho construtivo possível continua em voga na indústria. E o robô deve ser integrado da forma mais simples possível e sem concessões nos passos de trabalho manuais.
Para atender a essa crescente necessidade da colaboração homem-robô, são necessárias ideias criativas e soluções viáveis. E aqui as vantagens de uma célula clássica de robô industrial, como velocidade, precisão, alta produtividade e longa vida útil, de forma alguma devem ser prejudicadas. Além disso, a capacidade de carga do robô também exerce um papel fundamental, que até então é muito limitada nas cooperações homem-robô.

Colaboração segura entre o robô e o homem

Robôs colaborativos não podem atender estes elevados requisitos da indústria, uma vez que eles trabalham com velocidades consideravelmente menores e menores capacidades de carga que os robôs industriais. Os limites também se tornam rapidamente visíveis no âmbito da conectividade e possibilidades de integração em sistemas existentes. Por esse motivo, a KUKA, junto com a SICK e Blue Danube Robotics, agora oferece uma solução completa, que combina máxima produtividade e os mais recentes padrões de segurança para aplicações colaborativas. Aqui é garantida, sobretudo, uma colaboração segura entre robô e homem e isso com capacidades de carga de vários 100 kg. Uma interação perfeita de todos os componentes torna-se possível através da unidade de comando do robô e do pacote de tecnologia KUKA Safe Operation.

Célula de robô sem cerca de segurança

Como exemplo de aplicação serve uma aplicação, na qual componentes são montados manualmente e, em seguida, é realizada uma inspeção visual pelo robô. Assim, é possível conceber a célula de robô sem cerca de segurança e a qualquer hora é possível uma aproximação ao robô ou um trabalho direto com ele. Os perigos deste estreito trabalho em equipe são salvaguardados pelo scanner a laser de segurança microScan3 da SICK – e permite assim uma colaboração segura como eficiente entre o homem e o robô.

Scanner a laser de segurança microScan3 da SICK

Sistema de segurança sBot Speed Cip

A variante de sistema sBot_Speed CIP para a KUKA da empresa SICK combina um microScan3 com o comando de segurança Flexi Soft e o EFI-pro Gateway. O sistema de segurança já verificado permite um monitoramento simultâneo seguro de vários campos de proteção e detecta, além disso, pessoas que, sob determinadas circunstâncias, entram atrás da área protegida. Os ajustes específicos do robô e os parâmetros de comunicação já estão pré-configurados e, graças à EtherNet/IP™ CIP Safety™, permitem uma integração rápida e segura na unidade de comando do robô KUKA KRC4. Isso economiza um tempo valioso no planejamento de projeto e avaliação do conceito de segurança.

KUKA KR Agilus 2 com AIRSKIN da Blue Danube Robotics

Conceito de segurança de 3 zonas

Com o microScan3 a célula de robô é monitorada permanentemente e a área de trabalho é dividida em três zonas (ver a figura). Se nenhuma pessoa se encontrar na área de perigo (área verde), o robô pode atingir velocidades lineares de até 2 m/s. Um robô colaborativo comparável trabalha, no máximo, com uma velocidade de 1 m/s. Quando uma pessoa se aproxima do robô e, portanto, se encontra na área laranja, a velocidade do robô é reduzida de tal forma, que ela corresponda aos requisitos da avaliação de riscos conforme a ISO TS15066. A área laranja serve como área de detecção e é usada como zona de segurança, para que o robô possa reduzir à velocidade necessária. O acesso à área amarela agora ativa o monitoramento seguro desta velocidade reduzida. Se esta for ultrapassada, o robô para com uma parada de segurança 1 (PARADA DE EMERGÊNCIA próxima à trajetória) conforme a EN 60204. Quando se deixa novamente as áreas laranja e amarela do scanner a laser e, portanto, nenhuma pessoa se encontrar na área de perigo, o robô acelera automaticamente à velocidade programada.

Conceito de segurança de 3 zonas

Pele inteligente protege contra ferimento

Se um colaborador se encontrar na proximidade do robô, ele se move com velocidade reduzida monitorada. Se ocorrer um contato entre o homem e o robô, o sistema de sensores do AIRSKIN também ativa uma parada de segurança 1. O AIRSKIN consiste em almofadas de ar especialmente adaptadas ao robô, nas quais a pressão é monitorada permanentemente. Se ocorrer um contato, a pressão interna é alterada através do pressionamento da almofada de ar e o AIRSKIN é acionado. Após a ativação, um colaborador deve certificar-se que o robô pode continuar a trabalhar. Após a confirmação, o robô retoma o trabalho naquele ponto do programa no qual ele foi interrompido. Além disso, LEDs integrados indicam ao operador o status do AIRSKIN.

KUKA.SafeOperation

O pacote de tecnologia SafeOperation é a interface entre os componentes de segurança. Ele processa os sinais da interface de segurança, monitora o movimento do robô e ainda oferece outras facilidades de segurança. Estas são, entre outras, a definição de espaços de monitoramento seguros, o monitoramento seguro das velocidades e o referenciamento de ajuste periódico. Com estas funções adicionais, a posição da ferramenta pode ser monitorada durante toda a operação e o robô pode ser parado de forma segura em caso de mau funcionamento. Para poder parar com rapidez suficiente os movimentos do robô em caso de falhas ou violações de limites de espaço, é necessário assegurar um estado perfeito dos freios. Isto ocorre através de um teste automático dos freios. Aqui é verificado ciclicamente se os torques de frenagem dos motores são suficientemente altos e, se necessário, proporcionem uma parada segura do robô.

Conceito de segurança para robôs industriais

KUKA.Handguiding com ready2_pilot

Para que também a operação entre robô industrial e homem ocorra da forma mais praticável e eficiente possível, é usado o pacote de opções KUKA.Handguiding. O pacote de comando permite uma condução manual sem fio de robôs industriais de uma forma especialmente amigável ao usuário. O comando ocorre através de um mouse 6D montado no robô, que possibilita a programação de pontos de movimento e o registro de sequências de movimentos. Através disso o robô industrial KUKA pode ser movido de forma simples e intuitiva. O uso deste pacote não requer um treinamento nem uma formação dispendiosa dos colaboradores.

Estrutura do sistema

Para garantir um funcionamento sem problemas, também é necessário harmonizar a comunicação entre os componentes. Aqui ocorre a vinculação do sistema de segurança SICK (scanner a laser de segurança microScan3 + comando de segurança Flexi Soft) à unidade de comando do robô através de um bus de campo seguro como Ether-Cat/FSoE, EtherNet/IP/CIP Safety ou PROFINET/PROFIsafe. O AIRSKIN é conectado através de 2 canais às entradas de segurança do comando de segurança.

Estrutura do sistema

Resumo

Com este pacote completo de robô industrial, AIRSKIN e sistema de segurança SICK, é possível realizar os requisitos da robótica colaborativa com máxima produtividade. As vantagens são evidentes:

  • Eliminação de cercas de proteção

    menor espaço devido à eliminação de cercas de proteção

  • Homem & Robô

    cooperação segura entre o homem e o robô em qualquer situação

  • Produtividade & Qualidade

    alta produtividade e qualidade graças ao uso de robôs industriais e componentes industriais

  • Conceito para toda a faixa de capacidade de carga

    conceito escalonável para toda a faixa de capacidade de carga de 3 até 250 kg

Assim, a KUKA pode garantir confiabilidade na produção, sobretudo, graças à experiência de muitos anos na indústria. Além disso, a cooperação entre a KUKA e a Blue Danube Robotics cobre um amplo portfólio de produtos dos mais diferentes robôs industriais, inclusive AIRSKIN. A oferta vai da robótica de pequeno porte com capacidades de carga de 3 kg até robôs com capacidades de carga de 250 kg. Com esta seleção podem ser realizadas as mais diferentes aplicações na área da automação baseada em robô.

KUKA & Parceiros

Junto com os parceiros Blue Danube Robotics e SICK ocorreu uma escolha cuidadosa dos componentes, para possibilitar uma integração mais simples possível com o mais alto padrão de segurança. A estrutura de teste ocorreu no KUKA Application Center em Steyregg, onde a interação dos componentes foi amplamente verificada e testada.

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