Zajištění bezpečnosti při používání průmyslových robotů

Průmyslový robot je vystaven zvýšenému nebezpečí. V japonské továrně byl registrován první případ smrti člověka z jednání robota. Servisní technik, který byl v pracovní oblasti, odstraňoval problémy s routerem s robotem vypnutým a připojil robota ke stroji. Manipulátor pohybující se rychlostí asi 1 m/sec stlačil regulátor a rozdrtil jej.

V průměru připadá jedna nehoda na 100 průmyslových robotů za rok. Během 14 dnů provozu robotického technologického komplexu nastanou cca 3 traumatické situace.

Hlavní příčiny zranění při práci robotů jsou:

• neočekávané akce robota v procesu jeho výcviku a práce;
• chyby při opravě a nastavení robota;
• přítomnost operátora v pracovní oblasti během automatického provozu robota;
• umístění ovládacího panelu do pracovní oblasti robota;
• porucha nebo vypnutí ochranných zařízení.

Většina zranění je způsobena poruchami řídicího zařízení a chybami v programování.

V povídce „The Tramp“ (1942) formuloval americký spisovatel sci-fi Isaac Asimov tři zákony pro bezpečnost robotiky:

• robot nesmí svým jednáním nebo nečinností ublížit člověku;
• robot musí poslouchat příkazy dané osobou, kromě případů, kdy tyto příkazy odporují prvnímu zákonu;
• robot se musí postarat o svou bezpečnost, pokud to neodporuje prvnímu a druhému zákonu.

Existují tři možnosti přímého kontaktu mezi operátorem a robotem, ke kterému může docházet při programování (výuce) a provozu robota: přímá práce s robotem a také při jeho opravách a údržbě.

Hlavním prostředkem zajištění bezpečnosti je zabránit současnému výskytu osoby a pohybujících se částí robota na jednom místě v pracovní oblasti robota. Ochranná zařízení musí zastavit pohyb robotických prvků v těch oblastech pracovního prostoru, kde se osoba nachází. Pokud náhle vypadne proud, pohyb článků robota by se měl zastavit.

Pracovní prostor je prostor, ve kterém může být umístěno pracovní těleso manipulátoru nebo robota. Záleží na rozměrech článků, jejich pohybech a kinematickém schématu manipulátoru. Pracovní oblast je nastavena v popisu manipulátoru.

Nejčastěji jsou definovány tři úrovně ochranných pásem:

• detekce přítomnosti zaměstnance na hranici pracovního prostoru robotické stanice;
• detekce přítomnosti osoby v oblasti pokrytí stanice mimo a v dosahu pohybu robota;
• v přímém kontaktu s robotem nebo v blízkosti jeho ruky.

V dráze zavěšeného robota musí být instalovány sítě, které ochrání osoby a zařízení před náhlým pádem přepravovaných předmětů. Zařízení pro sledování provádění programu kontrolují výskyt spojení robota v konkrétních bodech v pracovní oblasti. Mohou to být přepínače cest, které se spouštějí, když spoj prochází bodem.

Zařízení pro řízení interakce robota s okolím vypínají pohony spojů, když se odpor proti pohybu zvýší, například když se jeden z článků dotkne překážky. K měření zátěže se používají snímače točivého momentu nebo dotykové snímače.

Oplocení pracovního prostoru se provádí pomocí pletivových plotů a světelných závor. K zamezení vstupu osob do pracovního prostoru se nejčastěji používají pletivové ploty.

Ne vždy se ale podaří prostor s robotem úplně oplotit. Pokud se použijí např. přijímací dopravníky, tedy plochy, které nejsou oplocené, přes které mohou nepovolané osoby vstupovat do pracovního prostoru. Takové oblasti jsou chráněny optickými (světelnými) závorami.

Světelná závora je stojan pro světelné zářiče a stojan pro fotodetektory.Pokud každý fotopřijímač přijímá světlo z odpovídajícího světelného zářiče, pak robotický komplex funguje. Přítomnost předmětu mezi držákem emitoru světla a držákem fotodetektoru způsobí křížení světelného paprsku, což způsobí vypnutí zařízení.

K uzavření robotického komplexu ze všech stran je použito několik světelných závor.

Oplocení pracovního prostoru světelnými závorami: 1 — technologické zařízení, 2 — robot, 3 — světelný zářič, 4 — fotodetektor

Vstupní prostory do pracovního prostoru jsou zabezpečeny elektrickými zámky spolu s automatickým systémem zamykání a odemykání. Tímto způsobem se clona uvolní pouze při deaktivaci robota.Dodatečná bezpečnostní tlačítka v pracovní oblasti mohou chránit osobu před nekontrolovanou aktivací robota neoprávněnými osobami.

Bezpečnostní systém bývá doplněn o použití výstražných světel a sirén a samotný robot a jeho pohyblivé části jsou pestře barevné.

Další ochranou je použití zařízení, která detekují přítomnost osoby v pracovním prostoru robota.

V současné době se používají různé systémy detekce lidské přítomnosti. Může to být například: detekce mikrovlnného záření (pomocí Dopplerova jevu), detekce pasivního a aktivního infračerveného záření, systémy vidění, změny kapacity, tlaku, použití ultrazvuku atd.

Pro zajištění bezpečnosti při používání průmyslových robotů se na pracovištích používá hierarchie práce a tedy i různé odpovědnosti. Všechny činnosti vyžadují odpovídající školení. Na práci s robotem jsou delegovány tři typy zaměstnanců: operátoři, programátoři a technici údržby, každý s jinými úkoly a pravomocemi.

Operátor může zapnout a vypnout řídicí jednotku robota a spustit robota z ovládacího panelu. Je přísně zakázáno vstupovat do pracovního prostoru robota. Tato činnost je určena pro programátory a servisní techniky s odpovídajícím školením.Kromě toho jsou programátor a inženýr odpovědní za správu a programování robota, uvedení do provozu a údržbu.