Zorgen voor veiligheid bij het gebruik van industriële robots

De industriële robot is onderhevig aan verhoogd gevaar. Het eerste geval van menselijke dood door de acties van een robot werd geregistreerd in een Japanse fabriek. De servicemonteur, die in het werkgebied was, loste problemen met de router op met de robot uit en verbond de robot met de machine. De manipulator, die met een snelheid van ongeveer 1 m / sec bewoog, drukte op de regelaar en verpletterde deze.

Gemiddeld is er één ongeval per 100 industriële robots per jaar. Ongeveer 3 traumatische situaties doen zich voor tijdens 14 dagen werking van een robotachtig technologisch complex.

De belangrijkste oorzaken van verwondingen tijdens het werk van robots zijn:

• onverwachte acties van de robot tijdens zijn training en werk;
• fouten bij het repareren en instellen van de robot;
• de aanwezigheid van de operator in het werkgebied tijdens de automatische werking van de robot;
• het bedieningspaneel in het werkgebied van de robot plaatsen;
• storing of uitschakeling van beveiligingsinrichtingen.

De meeste verwondingen worden veroorzaakt door storingen in het bedieningsapparaat en programmeerfouten.

In het korte verhaal "The Tramp" (1942) formuleerde de Amerikaanse sciencefictionschrijver Isaac Asimov drie wetten voor de veiligheid van robotica:

• de robot mag een persoon geen schade berokkenen door zijn handelingen of nalatigheden;
• de robot moet de commando's gehoorzamen die hem door de persoon zijn gegeven, behalve wanneer die commando's in tegenspraak zijn met de eerste wet;
• de robot moet voor zijn veiligheid zorgen als hij de eerste en tweede wet niet tegenspreekt.

Er zijn drie mogelijkheden voor direct contact tussen de operator en de robot tijdens het programmeren (aanleren) en bedienen van de robot: direct werken met de robot, maar ook tijdens reparatie en onderhoud.

De belangrijkste manier om de veiligheid te waarborgen, is voorkomen dat een persoon en bewegende delen van de robot tegelijkertijd op één punt in het werkgebied van de robot verschijnen. Beschermende apparaten moeten de beweging van robotelementen stoppen in die delen van het werkgebied waar de persoon zich bevindt. Als de stroom plotseling uitvalt, moet de beweging van de schakels van de robot stoppen.

Het werkgebied is de ruimte waarin het werklichaam van de manipulator of robot zich kan bevinden. Het hangt af van de afmetingen van de schakels, hun bewegingen en het kinematische schema van de manipulator. Het werkgebied wordt ingesteld in de beschrijving van de manipulator.

Drie niveaus van beschermingszones worden meestal gedefinieerd:

• detectie van de aanwezigheid van een werknemer aan de grens van het werkgebied van het robotstation;
• het detecteren van de aanwezigheid van een persoon in het dekkingsgebied van het station buiten en binnen het bewegingsbereik van de robot;
• direct contact met de robot of dicht bij zijn hand.

In het pad van de hangende robot moeten netten worden geïnstalleerd om mensen en apparatuur te beschermen tegen het plotseling vallen van de getransporteerde objecten. Bewakingsapparatuur voor programma-uitvoering controleert het optreden van robotlinks op specifieke punten in het werkgebied. Het kunnen padwisselingen zijn die worden geactiveerd wanneer een link door een punt gaat.

De apparaten voor het besturen van de interactie van de robot met de omgeving schakelen de koppelingsaandrijvingen uit wanneer de bewegingsweerstand toeneemt, bijvoorbeeld wanneer een van de koppelingen een obstakel raakt. Koppelsensoren of tactiele sensoren worden gebruikt om de belasting te meten.

Afrastering van het werkgebied wordt uitgevoerd met behulp van gaashekwerken en lichtschermen. Gaashekken worden meestal gebruikt om te voorkomen dat mensen het werkgebied betreden.

Het is echter niet altijd mogelijk om het gebied volledig af te schermen met de robot. Als er bijvoorbeeld ontvangstbanden worden gebruikt, dat zijn niet-omheinde oppervlakken waardoor onbevoegden het werkgebied kunnen betreden. Dergelijke gebieden worden beschermd door optische (licht)barrières.

De lichtsluis is een standaard voor lichtzenders en een standaard voor fotodetectoren.Als elke fotoontvanger licht ontvangt van de overeenkomstige lichtzender, werkt het robotcomplex. De aanwezigheid van een object tussen de lichtzenderbevestiging en de fotodetectorbevestiging zorgt ervoor dat de lichtstraal elkaar kruist, waardoor de apparatuur wordt uitgeschakeld.

Meerdere lichtschermen worden gebruikt om het robotcomplex aan alle kanten te omsluiten.

Omheining van het werkgebied met lichtschermen: 1 — technologische apparatuur, 2 — robot, 3 — lichtzender, 4 — fotodetector

Toegangsgebieden tot het werkgebied zijn beveiligd met elektrische sloten en een automatisch vergrendelings- en ontgrendelingssysteem. Op deze manier wordt de sluiter alleen vrijgegeven wanneer de robot is uitgeschakeld.Extra veiligheidsknoppen in het werkgebied kunnen een persoon beschermen tegen ongecontroleerde activering van de robot door onbevoegden.

Het beveiligingssysteem wordt meestal aangevuld met waarschuwingslichten en sirenes, en de robot zelf en zijn bewegende delen zijn felgekleurd.

Extra bescherming is het gebruik van apparaten die de aanwezigheid van een persoon in het werkgebied van de robot detecteren.

Er zijn momenteel verschillende detectiesystemen voor menselijke aanwezigheid in gebruik. Het kan bijvoorbeeld zijn: detectie van microgolfstraling (met behulp van het Doppler-effect), detectie van passieve en actieve infraroodstraling, zichtsystemen, capaciteitsveranderingen, druk, gebruik van ultrageluid, enz.

Om de veiligheid bij het gebruik van industriële robots te waarborgen, gebruiken werkplekken een hiërarchie van werk en dus verschillende verantwoordelijkheden. Alle activiteiten vereisen een passende opleiding. Er worden drie soorten medewerkers gedelegeerd om met de robot te werken: operators, programmeurs en onderhoudsmonteurs, elk met verschillende taken en bevoegdheden.

De operator kan de robotcontroller aan- en uitzetten en de robot starten vanaf het bedieningspaneel. Het is ten strengste verboden om het werkgebied van de robot te betreden. Deze activiteit is bedoeld voor programmeurs en servicemonteurs met de juiste opleiding.Daarnaast zijn de programmeur en engineer verantwoordelijk voor robotbeheer en programmering, inbedrijfstelling en onderhoud.