Drošības nodrošināšana, izmantojot industriālos robotus

Rūpnieciskais robots ir pakļauts paaugstinātai bīstamībai. Japānas rūpnīcā reģistrēts pirmais cilvēka nāves gadījums no robota darbībām. Servisa tehniķis, kurš atradās darba zonā, ar izslēgtu robotu novērsa maršrutētāja darbības traucējumus un savienoja robotu ar mašīnu. Manipulators, pārvietojoties ar ātrumu aptuveni 1 m/s, nospieda regulatoru un saspieda to.

Vidēji gadā uz 100 industriālajiem robotiem notiek viens negadījums. Robotiskā tehnoloģiskā kompleksa darbības 14 dienu laikā notiek aptuveni 3 traumatiskas situācijas.

Galvenie traumu cēloņi robotu darba laikā ir:

• negaidītas robota darbības tā apmācības un darba procesā;
• kļūdas robotu remontā un uzstādīšanā;
• operatora atrašanās darba zonā robota automātiskās darbības laikā;
• vadības paneļa novietošana robota darba zonā;
• aizsardzības ierīču darbības traucējumi vai izslēgšana.

Lielāko daļu traumu izraisa vadības ierīces darbības traucējumi un programmēšanas kļūdas.

Amerikāņu zinātniskās fantastikas rakstnieks Īzaks Asimovs novelē "The Tramp" (1942) formulēja trīs robotikas drošības likumus:

• robots nedrīkst ar savām darbībām vai bezdarbību nodarīt pāri personai;
• robotam ir jāpakļaujas komandas tam, ko viņam dod persona, izņemot gadījumus, kad šīs komandas ir pretrunā ar pirmo likumu;
• robotam jārūpējas par savu drošību, ja tas nav pretrunā ar pirmo un otro likumu.

Ir trīs iespējas tiešam kontaktam starp operatoru un robotu, kas var notikt programmēšanas (apmācības) un robota darbības laikā: tiešais darbs ar robotu, kā arī tā remonta un apkopes laikā.

Galvenais drošības nodrošināšanas līdzeklis ir novērst cilvēka un robota kustīgo daļu vienlaicīgu parādīšanos vienā robota darba zonas punktā. Aizsargierīcēm jāaptur robotu elementu kustība tajās darba zonas zonās, kur atrodas persona. Ja pēkšņi pazūd strāva, robota saišu kustībai vajadzētu apstāties.

Darba zona ir telpa, kurā var atrasties manipulatora vai robota darba korpuss. Tas ir atkarīgs no saišu izmēriem, to kustībām un manipulatora kinemātiskās shēmas. Darba zona ir iestatīta manipulatora aprakstā.

Visbiežāk tiek noteikti trīs aizsardzības zonu līmeņi:

• darbinieka klātbūtnes noteikšana uz robotizētās stacijas darba zonas robežas;
• personas klātbūtnes noteikšana stacijas pārklājuma zonā ārpus un robota kustības diapazonā;
• tiešā saskarē ar robotu vai tuvu tā rokai.

Piekārtā robota ceļā jāuzstāda tīkli, lai pasargātu cilvēkus un aprīkojumu no pēkšņas pārvadājamo priekšmetu krišanas. Programmas izpildes uzraudzības ierīces kontrolē robotu saišu rašanos noteiktos punktos darba zonā. Tie var būt ceļa slēdži, kas tiek aktivizēti, kad saite iet caur punktu.

Ierīces, kas kontrolē robota mijiedarbību ar vidi, izslēdz saišu piedziņas, kad palielinās kustības pretestība, piemēram, kad viena no saitēm pieskaras šķērslim. Slodzes mērīšanai izmanto griezes momenta sensorus vai taustes sensorus.

Darba zonas nožogošana tiek veikta ar sieta žogu un gaismas barjeru palīdzību. Tīkla žogi visbiežāk tiek izmantoti, lai novērstu cilvēku iekļūšanu darba zonā.

Tomēr ne vienmēr ir iespējams pilnībā norobežot teritoriju ar robotu. Ja tiek izmantoti, piemēram, pieņemšanas konveijeri, tas ir, virsmas, kas nav norobežotas, pa kurām darba zonā var iekļūt nepiederošas personas. Šādas zonas ir aizsargātas ar optiskām (gaismas) barjerām.

Gaismas barjera ir statīvs gaismas izstarotājiem un statīvs fotodetektoriem.Ja katrs fotouztvērējs saņem gaismu no atbilstošā gaismas izstarotāja, tad robotu komplekss darbojas. Ja starp gaismas emitētāja stiprinājumu un fotodetektora stiprinājumu atrodas kāds priekšmets, gaismas stars šķērsosies, izraisot iekārtas izslēgšanos.

Lai norobežotu robotu kompleksu no visām pusēm, tiek izmantotas vairākas gaismas barjeras.

Darba zonas nožogošana ar gaismas barjerām: 1 — tehnoloģiskais aprīkojums, 2 — robots, 3 — gaismas izstarotājs, 4 — fotodetektors

Ieejas zonas darba zonā ir nodrošinātas ar elektriskajām slēdzenēm, kā arī automātisko aizslēgšanas un atslēgšanas sistēmu. Tādā veidā aizvars tiek atbrīvots tikai tad, kad robots ir atspējots.Papildu drošības pogas darba zonā var pasargāt cilvēku no nekontrolētas robota aktivizēšanas, ko veic nepiederošas personas.

Apsardzes sistēma parasti tiek papildināta ar brīdinājuma gaismu un sirēnu izmantošanu, un pats robots un tā kustīgās daļas ir spilgtas krāsas.

Papildu aizsardzība ir tādu ierīču izmantošana, kas nosaka cilvēka atrašanos robota darba zonā.

Pašlaik tiek izmantotas dažādas cilvēka klātbūtnes noteikšanas sistēmas. Piemēram, tas var būt: mikroviļņu starojuma noteikšana (izmantojot Doplera efektu), pasīvā un aktīvā infrasarkanā starojuma noteikšana, redzes sistēmas, kapacitātes izmaiņas, spiediens, ultraskaņas izmantošana utt.

Lai nodrošinātu drošību, lietojot industriālos robotus, darba vietās tiek izmantota darba hierarhija un līdz ar to arī dažādi pienākumi. Visām darbībām nepieciešama atbilstoša apmācība. Darbam ar robotu ir deleģēti trīs veidu darbinieki: operatori, programmētāji un apkopes inženieri, katram ir dažādi uzdevumi un pilnvaras.

Operators var ieslēgt un izslēgt robota kontrolieri un palaist robotu no operatora paneļa. Ir stingri aizliegts iekļūt robota darba zonā. Šī aktivitāte ir paredzēta programmētājiem un servisa inženieriem ar atbilstošu apmācību.Turklāt programmētājs un inženieris ir atbildīgi par robotu vadību un programmēšanu, nodošanu ekspluatācijā un apkopi.