Turvallisuuden varmistaminen teollisuusrobotteja käytettäessä
Teollisuusrobotti on altis lisääntyneelle vaaralle. Ensimmäinen tapaus, jossa ihminen kuoli robotin toiminnasta, rekisteröitiin japanilaisessa tehtaassa. Työalueella ollut huoltoteknikko teki reitittimen vianmäärityksen robotin ollessa pois päältä ja liitti robotin koneeseen. Manipulaattori, joka liikkui nopeudella noin 1 m / s, painoi säädintä ja murskasi sen.
Keskimäärin yksi onnettomuus sataa teollisuusrobottia kohden tapahtuu vuodessa. Noin 3 traumaattista tilannetta tapahtuu robottiteknologisen kompleksin 14 päivän aikana.
Tärkeimmät vammojen syyt robottien työn aikana ovat:
- robotin odottamattomat toimet sen harjoittelun ja työn aikana;
- virheet robotin korjauksessa ja asennuksessa;
- käyttäjän läsnäolo työalueella robotin automaattisen toiminnan aikana;
- ohjauspaneelin sijoittaminen robotin työalueelle;
- suojalaitteiden toimintahäiriö tai sammutus.
Suurin osa vammoista johtuu ohjauslaitteiden toimintahäiriöistä ja ohjelmointivirheistä.
Amerikkalainen tieteiskirjailija Isaac Asimov muotoili novellissa "The Tramp" (1942) kolme robotiikan turvallisuutta koskevaa lakia:
- robotti ei saa vahingoittaa henkilöä toiminnallaan tai toimimattomuudellaan;
- robotin on noudatettava henkilön sille antamia komentoja, paitsi jos nämä komennot ovat ristiriidassa ensimmäisen lain kanssa;
- robotin on huolehdittava turvallisuudestaan, jos se ei ole ristiriidassa ensimmäisen ja toisen lain kanssa.
Ohjelmoinnin (opetuksen) ja robotin käytön aikana tapahtuvaa suoraa kontaktia käyttäjän ja robotin välillä on kolme: suora työskentely robotin kanssa sekä sen korjauksen ja huollon aikana.
Pääasiallinen turvallisuuden varmistamisen keino on estää henkilön ja robotin liikkuvien osien samanaikainen ilmestyminen johonkin kohtaan robotin työskentelyalueella. Suojalaitteiden on pysäytettävä robottielementtien liike niillä työalueen alueilla, joilla henkilö sijaitsee. Jos virta katkeaa yhtäkkiä, robotin lenkkien liikkeen pitäisi pysähtyä.
Työalue on tila, jossa manipulaattorin tai robotin työkappale voidaan sijoittaa. Se riippuu linkkien mitoista, niiden liikkeistä ja manipulaattorin kinemaattisesta kaaviosta. Työalue on asetettu manipulaattorin kuvauksessa.
Useimmiten määritellään kolme suojavyöhykkeen tasoa:
- työntekijän läsnäolon havaitseminen robottiaseman työalueen rajalla;
- henkilön läsnäolon havaitseminen aseman peittoalueella robotin liikealueen ulkopuolella ja sisällä;
- suorassa kosketuksessa robottiin tai sen käteen.
Ripustettavan robotin tielle on asennettava verkot suojaamaan ihmisiä ja laitteita kuljetettavien esineiden äkilliseltä putoamiselta. Ohjelman suorittamisen valvontalaitteet ohjaavat robottilinkkien esiintymistä tietyissä työalueen kohdissa. Ne voivat olla polkukytkimiä, jotka laukeavat, kun linkki kulkee pisteen läpi.
Laitteet, joilla ohjataan robotin vuorovaikutusta ympäristön kanssa, kytkevät linkkikäytöt pois päältä, kun liikevastus kasvaa, esimerkiksi kun jokin lenkeistä koskettaa estettä. Kuorman mittaamiseen käytetään vääntömomenttiantureita tai tuntoantureita.
Työalueen aitaus toteutetaan verkkoaitojen ja valoesteiden avulla. Verkkoaitoja käytetään useimmiten estämään ihmisten pääsy työalueelle.
Aina ei kuitenkaan ole mahdollista rajata aluetta kokonaan robotilla. Jos käytetään esimerkiksi vastaanottokuljettimia, eli aitaamattomia pintoja, joiden kautta asiattomat voivat päästä työalueelle. Tällaiset alueet on suojattu optisilla (valo)esteillä.
Valopuomi on valonlähettimien ja valontunnistimien jalusta Jos jokainen valovastaanotin vastaanottaa valoa vastaavalta valonlähteeltä, niin robottikompleksi toimii. Valolähettimen telineen ja valotunnistimen kiinnikkeen välissä oleva esine saa valonsäteen poikki, jolloin laite sammuu.
Useita valoesteitä käytetään robottikompleksin sulkemiseen joka puolelta.
Työalueen aitaus valoesteillä: 1 — tekniset laitteet, 2 — robotti, 3 — valosäteilijä, 4 — valontunnistin
Työalueen sisäänkäyntialueet on suojattu sähkölukoilla sekä automaattisella lukitus- ja avausjärjestelmällä. Tällä tavalla suljin vapautuu vain, kun robotti on poistettu käytöstä.Työalueen lisäturvapainikkeet voivat suojata henkilöä luvattomien henkilöiden hallitsemattomalta robotin aktivoinnista.
Turvajärjestelmää täydennetään yleensä varoitusvalojen ja sireenien käytöllä, ja itse robotti ja sen liikkuvat osat ovat kirkkaanvärisiä.
Lisäsuoja on sellaisten laitteiden käyttö, jotka havaitsevat henkilön läsnäolon robotin työalueella.
Tällä hetkellä käytössä on erilaisia ihmisen läsnäolon tunnistusjärjestelmiä. Se voi olla esimerkiksi: mikroaaltosäteilyn havaitseminen (käyttäen Doppler-ilmiötä), passiivisen ja aktiivisen infrapunasäteilyn havaitseminen, näköjärjestelmät, kapasitanssin muutokset, paine, ultraäänen käyttö jne.
Turvallisuuden takaamiseksi teollisuusrobottien käytössä työpaikoilla on työhierarkia ja siten erilaiset vastuut. Kaikki toiminnot vaativat asianmukaista koulutusta. Kolmen tyyppistä työntekijää on delegoitu työskentelemään robotin parissa: operaattorit, ohjelmoijat ja huoltoinsinöörit, joilla kullakin on erilaiset tehtävät ja valtuudet.
Käyttäjä voi kytkeä robottiohjaimen päälle ja pois ja käynnistää robotin ohjauspaneelista. Robotin työskentelyalueelle pääsy on ehdottomasti kielletty. Tämä toiminta on tarkoitettu ohjelmoijille ja huoltoinsinööreille, joilla on asianmukainen koulutus.Lisäksi ohjelmoija ja insinööri vastaavat robotin hallinnasta ja ohjelmoinnista, käyttöönotosta ja ylläpidosta.