Ostatní výroba a technologie | 26. 9. 2017

Budoucnost robotiky – spolupráce člověka s robotem

Lidé jsou rozděleni v názorech na to, jak bude vypadat budoucnost v oblasti použití robotů. Zatímco někteří je vidí jako humanoidní stvoření, která nám budou brát práci, mnozí je považují za fascinující a sní o budoucnosti s roboty.

Ve společnosti KUKA máme velmi jasnou vizi: roboti by měli lidem pomáhat, ne naopak. Mohou lidem usnadnit jejich práci a zbavit je nepříjemných nebo neergonomických úkolů. Činnosti prováděné lidmi by se měly omezit pouze na ty, které vyžadují jejich schopnosti, jako je způsobilost učit se, využívání zkušeností, smyslové vnímání, tvořivost, improvizace atd. Roboti mohou doplnit tyto unikátní lidské vlastnosti silou, opakovatelností, rychlostí, přesností a kvalitou. Například smartphony a počítače jsou již součástí každodenního života pro nás všechny. Účetní také již nepřidávají sloupce čísel ručně, ale používají k tomu stroje.

Pro firmu KUKA znamená spolupráce člověka s robotem (HRC) také odpovědnost. Lidé musí být vždy ústředním tématem – roboti mohou pomáhat lidem, ale nikdy je nesmí ohrozit. Musí proto splňovat nové bezpečnostní požadavky. Existují samozřejmě různé způsoby, jak tyto potřeby řešit. Rozlišujeme přitom mezi bezpečnostními funkcemi, které chrání lidi při práci s robotem, a úkoly, které dělají bezpečnějším robota samotného.

Jak bezpečná je oblast kolem robota? Jaké nástroje se na robotu používají? To jsou otázky, které musíme také řešit. Nevěříme, že je správné nechat rozhodnutí bezpečnosti robotického systému pouze integrátorům nebo koncovým uživatelům – našim zákazníkům. Nejsme spokojeni, dokud nemáme jistotu, že robot je bezpečný v konkrétní aplikaci. Přemýšlíme také o tom, jak blízko člověka se robot pohybuje, protože téměř všechny standardní roboty můžete použít v oblasti HRC aplikací nebo naopak.

Existují čtyři základní varianty:

  • Robot se zastaví, když je otevřena bezpečnostní brána. Vše, co je pro tuto variantu potřeba, je bezpečnostní vstup (v případě nutnosti bezpečnostní relé), který zastaví robota, když někdo vstoupí do oblasti.
  • Pokud má být robot ovládán ručně, je kromě bezpečného vstupu zapotřebí ještě třípolohový vypínač a monitorování rychlosti. (V některých případech může být požadováno také bezpečné sledování orientace nástroje).
  • Pokud lze použitím jednoho bezpečnostního senzoru určit polohu člověka, rychlost robota může být snížena v závislosti na vzdálenosti mezi ním a člověkem, aby se zajistilo, že robot je vždy v klidu, když se člověk dostane do jeho blízkosti. Pro tuto variantu potřebuje robot funkci bezpečné monitorování rychlosti a vstup pro tlačítko nouzového zastavení. Základem všech současných robotických systémů HRC je vyhýbání se kolizím.
  • Největší výzvou a skutečnou podstatou spolupráce mezi člověkem a robotem je kontrola jejich vzájemné kolize (kontrola síly a její omezení). To znamená, že robot je schopen komunikovat s člověkem, ten se ho může dotýkat, vést ho a dokonce s ním mít i kolizi. Při použití funkcí, jako je bezpečná detekce kolize nebo bezpečné monitorování sil, musí být zajištěno, že síly a tlaky nepřekročí definované, bezpečné limity v případě kolize, bez ohledu na aktuální situaci na robotizovaném pracovišti. Krátce řečeno, že robot prostě člověku neublíží.

Jakmile je aplikace robota přesně definována, zůstává otázkou, zda robot poskytuje všechny požadované bezpečnostní funkce. Společnost KUKA nabízí ve svých robotech následující funkce: bezpečná detekce kolize, monitorování bezpečné síly, bezpečné pracovní a chráněné prostory, sledování polohy a rychlosti, chráněné vstupy a výstupy, detekce bezpečného nástroje a sledování jeho orientace, zajištěné přepínání stavu umožňující změnu mezi bezpečnostními strategiemi v rámci konkrétní aplikace.

Společnost KUKA má všechny tyto bezpečnostní funkce certifikovány podle norem DIN EN ISO 13849 PLd Cat 3 a DIN EN 62061: SIL 2. Bezpečnostní funkce jsou sestaveny z řady komponent, jako jsou bezpečnostní snímače, vyhodnocovací elektronika, komunikační a řídicí jednotky. Každá součást přispívá k celkové bezpečnosti a musí být samostatně certifikována.

Dalším krokem je bezpečná konfigurace robota v jeho pracovním prostoru. Logicky se nabízí otázka: Jsou bezpečnostní funkce, jako detekce kolize nebo monitorování síly, účinné v pracovním prostoru robota? Co když je přesnost měření omezená nebo nelze měřit v určitých bodech pracovního prostoru robota? Je pak dostatečně zajištěna bezpečnost?

Z toho plyne, že velmi důležitá je přesnost měření síly v bezpečnostní technologii. Pokud je například nastavena limitní hodnota na 120 N, není dostatečné, aby robot byl schopen spolehlivě měřit pouze s malou přesností (např. 110 či 130 N). Pokud robot měří s malou přesností, pak to může vést k omezení rozsahu použití s ohledem na bezpečnost pracoviště.

Odolnost samotného robota by měla být také zohledněna. Citliví, kolaborativní roboti jsou vybaveni měřicí technikou, musí však být také robustní. Je proto důležité vědět, jak dlouho robot v aplikaci vydrží pracovat a také jak byl testován – bez zatížení, s částečným nebo plným zatížením.

V neposlední řadě by měl robot absolvovat zkoušku havárie tzv. „crash test“, jak se provádí ve společnosti KUKA. To je jediný způsob, jak zjistit, zda jsou roboti stále bezpeční i po přetížení nebo při samotné havárii. Jak již bylo uvedeno výše, lidé se nyní hodně zaměřují na spolupráci mezi lidmi a roboty. Všechny důležité otázky však musí být vyřešeny nejpozději při analýze rizik konkrétní robotické aplikace. To je vždy mnohem jednodušší, pokud robot obsahuje certifikované bezpečnostní funkce. Bezpečnost aplikace je také nutné doložit značkou CE, která je požadována směrnicí o strojních zařízeních. Pokud je však označení CE pro aplikaci nesprávně a neoprávněně uděleno, existuje velké riziko odpovědnosti, včetně té osobní, v případě úrazu či jiné mimořádné události.

Odpověď na otázku, která je řešena v úvodu tohoto článku, je, že roboti jsou stroje a lidé jsou vždy odpovědní za jejich bezpečný provoz. Není třeba, aby se někdo obával spolupráce mezi člověkem a robotem, pokud jsou zavedena definovaná bezpečnostní opatření a dodrženy platné bezpečnostní normy v této oblasti.

www.kuka.com