Nahrazování lidské práce stroji má rostoucí tendenci i proto, že díky novým senzorům a funkcím mohou roboty realizovat čím dál složitější úlohy. Intenzivní robotizace je logickým důsledkem technologického rozvoje a zároveň nedostatku pracovních sil. Ve firmách se používají samostatně pracující konvenční průmyslové roboty a stále častěji i koboty, které pracují po boku lidí ve výrobě s cílem převzít obtížné operace. Ještě však nejsme ve fázi, kdy by bylo možné člověka z výrobního procesu úplně vyloučit, a proto hraje důležitou roli ochrana bezpečnosti a zdraví osob při práci.
Robotika proniká do všech sfér našeho života, vazby mezi strojem a člověkem se zužují a je nutné, aby se člověk s robotem domluvil, aby spolu dokázali komunikovat a spolupracovat, aby si nepřekáželi, aby si naopak vycházeli vstříc a uměli využít synergických efektů. O robotické bezpečnosti, o prevenci nebezpečných kolizí a ochraně zdraví lidí na pracovištích vybavených roboty jsme hovořili z Ing. Jaroslavem Antošem ze společnosti VÚTS Liberec, který se ve svém výzkumu zabývá zdokonalením robotického pracoviště tak, aby se nebezpečným kolizím zabránilo. „Roboty přinášejí řadu výhod, ale také určitá rizika,“ říká a zdůrazňuje, že trend robotizace přináší i nové otázky ohledně bezpečnosti.
Co všechno robotická bezpečnost zahrnuje?
Jedná se o ochranu zdraví lidí a prevenci poškození strojů. Včasnou analýzou rizik můžeme zajistit příjemnější, méně stresující pracovní prostředí a méně prostojů v místech, kde jsou použity průmyslové roboty. Na bezpečnost se můžeme dívat ze dvou úhlů.
Ten první je bezpečnost mezi strojem a člověkem. To znamená zajištění nežádoucích kontaktů mezi průmyslovým robotem a jednotlivými částmi lidského těla. Musíme si uvědomit, že průmyslové roboty mohou mít nosnost více než 2 t s dosahem až několika desítek metrů v případě použití sedmé (lineární) osy a tyto parametry, v kombinaci s vysokou rychlostí a nemalými točivými momenty jednotlivých os, jsou potenciálním rizikem. Nebezpečí je navíc zvýšeno použitou technologií na chapadle s ostrými hranami, oslňujícími paprsky blesku, měřicími lasery, svářecími hořáky nebo lakovacími hlavicemi.
Druhým úhlem pohledu na bezpečnost je kontakt mezi strojem a strojem. Zde už nedochází k přímému ohrožení člověka, ale může dojít ke kolizi mezi robotem a periferiemi, které jsou okolo něj. To jsou například dopravníky, palety, ploty, přívodní technologie, výrobky, ale také další roboty, které mají sdílený pracovní prostor. I tento pohled přináší rizika narušení bezpečnosti člověka, například servisního technika, který musí danou kolizi vyřešit.
Robot dokáže člověku pomoci na základě velmi sofistikovaných signálů a algoritmů. Interakce mezi roboty a lidmi je aktuální, zajímavá mezioborová problematika, ale nemůže se řešit na úkor bezpečnosti.
Jaké situace jsou na robotických pracovištích nejvíce nebezpečné?
Především ty neočekávané a nestandardní. Paradoxně se nemusí jednat o učení robotu, kdy je s ním programátor v přímém kontaktu, protože musí k němu do klece a definovat těžko přístupné polohové body s přesností na tisíciny milimetru. Povinností je zde přepnout řízení robotu bezpečnostním klíčkem do „učicího“ režimu, kdy se omezí rychlost robotu do 250 mm/s bez ohledu na příkazy v programu. Po celou dobu pohybu je nutné držet tlačítko s výstižným názvem „mrtvý muž“, které má tři polohy: volno, stisknuto a promáčknuto. První poloha uvede robot do pohybu, druhá ho zastaví v případě, že je chyba v programu a robot pojede neočekávaně jiným směrem do blízkosti člověka. Třetí reaguje na nepřiměřeně silný stisk tak, že robot zastaví. To je pro případ, že člověk reaguje nestandardně, třeba když se lekne a dostane křeč do ruky. Bylo totiž zjištěno, že v krizových situacích existují dvě možné reakce lidí: jedni ruku křečovitě stisknou a druzí ji naopak pustí. Na takovou situaci ale jsou programátoři připraveni.
Nečekaná, nestandardní, a tudíž nebezpečná situace může v provozu nastat například, když při noční směně výrobní linky dojde ke kolizi a linku s robotem je nutné rychle zprovoznit. Telefonická ani technická podpora není dostupná a operátor je v daný okamžik sám. V takové situaci se může rozhodnout pro neodborný servis bez spolupráce a nedodržení servisního postupu na provoz robotu. Ten může být velmi horký nebo se neočekávaně opět rozjet plnou rychlostí i v otevřené kleci. Taková situace je nebezpečná, a měla by proto být ošetřena a zahrnuta do analýzy rizik.
Další situací může být nepozornost obsluhy při práci. V sériové výrobě může dojít k tomu, že obsluha sice potvrdí tlačítkem, že dala proklad do krabice, ale v reálu se tak nestalo a dojde ke kolizi.
Jak tedy můžeme bezpečnost robotů zvýšit?
Pokud někdo uvažuje o stavbě robotického pracoviště, je důležité si všechny základní otázky týkající se bezpečnosti zodpovědět už v rané fázi projektu. A to nejlépe v době, kdy je k dispozici zadání aplikace a základní koncept uspořádání jednotlivých částí pracoviště, buňky nebo výrobní linky. V tu dobu je ideální hledat řešení a opatření, která umožní postavit cenově efektivní, produktivní a zároveň bezpečnou aplikaci.
Standardním nástrojem, který ale obvykle nepoužívají kolaborativní roboty, je bezpečnostní klec. Ta v dnešní době neznamená pouze plot, ale kombinaci dveří s bezpečnostními elektronickými zámky, optickými branami, nášlapnými rohožemi, 3D scannery pohybu a také ucelenými bezpečnostními softwarovými systémy. Výrobci průmyslových robotů nabízejí jako doplňkové opce bezpečnostní systémy, které definují kombinaci pracovních a zakázaných prostorů. Tyto zóny mají tvar podobný ochranným klecím a v případě kontaktu robotické obálky s hranicí této zóny dojde k definované akci, například ke snížení rychlosti nebo k zastavení.
Vysoká bezpečnost je zajištěna také díky funkci predikce zastavení, kdy je robot schopen spočítat polohu, ve které musí začít brzdit tak, aby se zastavil na hranici povoleného prostoru. Díky této funkci nedojde k překročení hranice pracovní nebo zakázané zóny. Kromě sledování polohy robotu je možné sledovat i maximální rychlost středu nástroje nebo jednotlivých kloubů. Takovýto systém doplněný o bezpečnostní vstupy a výstupy je moderní nástroj na zajištění vysoké úrovně bezpečnosti.
(Celý článek naleznete v aktuálním vydání Technického týdeníku.)