Zabezpečenie bezpečnosti pri používaní priemyselných robotov

Priemyselný robot je vystavený zvýšenému nebezpečenstvu. V japonskej továrni zaregistrovali prvý prípad smrti človeka v dôsledku konania robota. Servisný technik, ktorý sa nachádzal v pracovnej oblasti, odstraňoval problémy so smerovačom pri vypnutom robote a pripojil robota k stroju. Manipulátor, pohybujúci sa rýchlosťou asi 1 m/s, stlačil regulátor a rozdrvil ho.

V priemere pripadá jedna nehoda na 100 priemyselných robotov za rok. Počas 14 dní prevádzky robotického technologického komplexu nastanú približne 3 traumatické situácie.

Hlavné príčiny zranení pri práci robotov sú:

• neočakávané akcie robota v procese jeho školenia a práce;
• chyby pri oprave a nastavení robota;
• prítomnosť operátora v pracovnom priestore počas automatickej prevádzky robota;
• umiestnenie ovládacieho panela v pracovnej oblasti robota;
• porucha alebo vypnutie ochranných zariadení.

Väčšina zranení je spôsobená poruchami ovládacieho zariadenia a chybami programovania.

V poviedke „The Tramp“ (1942) sformuloval americký spisovateľ sci-fi Isaac Asimov tri zákony pre bezpečnosť robotiky:

• robot svojim konaním alebo nečinnosťou nesmie ublížiť človeku;
• robot musí poslúchať príkazy, ktoré mu dáva osoba, okrem prípadov, keď sú tieto príkazy v rozpore s prvým zákonom;
• robot sa musí postarať o svoju bezpečnosť, ak to neodporuje prvému a druhému zákonu.

Existujú tri možnosti priameho kontaktu medzi operátorom a robotom, ktorý môže prebiehať počas programovania (učenia) a prevádzky robota: priama práca s robotom, ako aj pri jeho opravách a údržbe.

Hlavným prostriedkom zaistenia bezpečnosti je zabrániť súčasnému výskytu osoby a pohybujúcich sa častí robota v jednom bode pracovného priestoru robota. Ochranné zariadenia musia zastaviť pohyb robotických prvkov v tých oblastiach pracovného priestoru, kde sa osoba nachádza. Ak náhle vypadne napájanie, pohyb článkov robota by sa mal zastaviť.

Pracovný priestor je priestor, v ktorom sa môže nachádzať pracovný orgán manipulátora alebo robota. Závisí to od rozmerov článkov, ich pohybov a kinematickej schémy manipulátora. Pracovná oblasť je nastavená v popise manipulátora.

Najčastejšie sú definované tri úrovne ochranných pásiem:

• detekcia prítomnosti zamestnanca na hranici pracovného priestoru robotickej stanice;
• detekcia prítomnosti osoby v oblasti pokrytia stanice mimo a v rozsahu pohybu robota;
• priamy kontakt s robotom alebo v blízkosti jeho ruky.

V dráhe zaveseného robota musia byť nainštalované siete na ochranu osôb a zariadení pred náhlym pádom prepravovaných predmetov. Zariadenia na monitorovanie vykonávania programu kontrolujú výskyt prepojení robota v konkrétnych bodoch v pracovnej oblasti. Môžu to byť prepínače ciest, ktoré sa spúšťajú, keď odkaz prechádza bodom.

Zariadenia na riadenie interakcie robota s okolím vypínajú pohony článkov, keď sa odpor proti pohybu zvýši, napríklad keď sa jeden z článkov dotkne prekážky. Na meranie zaťaženia sa používajú snímače krútiaceho momentu alebo hmatové snímače.

Oplotenie pracovného priestoru sa realizuje pomocou pletivových plotov a svetelných zábran. Na zamedzenie vstupu osôb do pracovného priestoru sa najčastejšie používajú pletivové ploty.

Nie vždy sa však dá priestor s robotom úplne oplotiť. Ak sa použijú napríklad prijímacie dopravníky, teda plochy, ktoré nie sú oplotené, cez ktoré môžu neoprávnené osoby vstúpiť do pracovného priestoru. Takéto oblasti sú chránené optickými (svetelnými) bariérami.

Svetelná závora je stojan pre svetelné žiariče a stojan pre fotodetektory Ak každý fotoprijímač prijíma svetlo z príslušného svetelného žiariča, potom robotický komplex funguje. Prítomnosť predmetu medzi držiakom žiariča svetla a držiakom fotodetektora spôsobí kríženie svetelného lúča, čo spôsobí vypnutie zariadenia.

Na uzavretie robotického komplexu zo všetkých strán slúži niekoľko svetelných závor.

Oplotenie pracovného priestoru svetelnými závorami: 1 — technologické vybavenie, 2 — robot, 3 — svetelný žiarič, 4 — fotodetektor

Vstupné priestory do pracovného priestoru sú zabezpečené elektrickými zámkami spolu s automatickým systémom uzamykania a odomykania. Týmto spôsobom sa uzávierka uvoľní až pri deaktivácii robota.Dodatočné bezpečnostné tlačidlá v pracovnom priestore môžu chrániť osobu pred nekontrolovanou aktiváciou robota neoprávnenými osobami.

Bezpečnostný systém býva doplnený o použitie výstražných svetiel a sirén a samotný robot a jeho pohyblivé časti sú pestrofarebné.

Dodatočnou ochranou je použitie zariadení, ktoré zisťujú prítomnosť osoby v pracovnom priestore robota.

V súčasnosti sa používajú rôzne systémy detekcie ľudskej prítomnosti. Môže ísť napríklad o: detekciu mikrovlnného žiarenia (pomocou Dopplerovho javu), detekciu pasívneho a aktívneho infračerveného žiarenia, systémy videnia, zmeny kapacity, tlaku, použitie ultrazvuku atď.

Na zaistenie bezpečnosti pri používaní priemyselných robotov sa na pracoviskách používa hierarchia práce a teda rôzne zodpovednosti. Všetky činnosti vyžadujú primerané školenie. Na prácu s robotom sú delegované tri typy zamestnancov: operátori, programátori a údržbári, pričom každý má iné úlohy a právomoci.

Operátor môže zapnúť a vypnúť ovládač robota a spustiť robota z ovládacieho panela. Vstup do pracovného priestoru robota je prísne zakázaný. Táto aktivita je určená pre programátorov a servisných technikov s príslušným školením.Okrem toho sú programátor a inžinier zodpovední za správu a programovanie robota, uvedenie do prevádzky a údržbu.