Osiguravanje sigurnosti pri korištenju industrijskih robota

Industrijski robot je izložen povećanoj opasnosti. Prvi slučaj ljudske smrti od djelovanja robota zabilježen je u jednoj japanskoj tvornici. Serviser, koji je bio u radnom području, otklonio je kvar na usmjerivaču s isključenim robotom i spojio robota na stroj. Manipulator je, krećući se brzinom od oko 1 m/s, pritisnuo regulator i zgnječio ga.

U prosjeku se dogodi jedna nezgoda na 100 industrijskih robota godišnje. Tijekom 14 dana rada robotskog tehnološkog kompleksa dogode se približno 3 traumatične situacije.

Glavni uzroci ozljeda tijekom rada robota su:

• neočekivane radnje robota u procesu njegove obuke i rada;
• greške u popravku i postavljanju robota;
• prisutnost operatera u radnom području tijekom automatskog rada robota;
• postavljanje upravljačke ploče u radni prostor robota;
• neispravnost ili isključivanje zaštitnih uređaja.

Većina ozljeda uzrokovana je neispravnim radom upravljačkih uređaja i pogreškama u programiranju.

Američki pisac znanstvene fantastike Isaac Asimov u kratkoj priči "Skitnica" (1942.) formulirao je tri zakona za sigurnost robotike:

• robot ne smije naštetiti osobi svojim djelovanjem ili nečinjenjem;
• robot se mora pokoravati naredbama koje mu daje osoba, osim kada su te naredbe u suprotnosti s prvim zakonom;
• robot se mora pobrinuti za svoju sigurnost ako to nije u suprotnosti s prvim i drugim zakonom.

Tri su mogućnosti izravnog kontakta operatera i robota koji se mogu ostvariti tijekom programiranja (poučavanja) i rada robota: neposredni rad s robotom, kao i tijekom njegovog popravka i održavanja.

Glavni način osiguranja sigurnosti je spriječiti istovremeno pojavljivanje osobe i pokretnih dijelova robota u jednoj točki u radnom području robota. Zaštitni uređaji moraju zaustaviti kretanje robotskih elemenata u onim područjima radnog područja gdje se nalazi osoba. Ako iznenada nestane struje, kretanje karika robota bi trebalo prestati.

Radni prostor je prostor u kojem se može nalaziti radno tijelo manipulatora ili robota. Ovisi o dimenzijama karika, njihovim kretnjama i kinematičkoj shemi manipulatora. Radni prostor je postavljen u opisu manipulatora.

Najčešće se definiraju tri razine zona zaštite:

• otkrivanje prisutnosti zaposlenika na granici radnog područja robotske stanice;
• otkrivanje prisutnosti osobe u području pokrivenosti stanice izvan i unutar dometa kretanja robota;
• izravan kontakt s robotom ili blizu njegove ruke.

Na putu visećeg robota moraju se postaviti mreže za zaštitu ljudi i opreme od iznenadnog pada transportiranih predmeta. Uređaji za praćenje izvršenja programa kontroliraju pojavu veza robota na određenim točkama u radnom području. To mogu biti prekidači putanje koji se pokreću kada veza prolazi kroz točku.

Uređaji za kontrolu interakcije robota s okolinom isključuju pogone karika kada se poveća otpor kretanju, primjerice kada jedna od karika dodirne prepreku. Za mjerenje opterećenja koriste se senzori momenta ili taktilni senzori.

Ograđivanje radnog prostora provodi se uz pomoć mrežastih ograda i svjetlosnih barijera. Mrežaste ograde se najčešće koriste za sprječavanje ulaska ljudi u radni prostor.

Međutim, nije uvijek moguće potpuno ograditi prostor s robotom. Ako se koriste npr. prihvatne trake, odnosno neograđene površine preko kojih neovlaštene osobe mogu ući u radni prostor. Takva su područja zaštićena optičkim (svjetlosnim) barijerama.

Svjetlosna barijera je stalak za emitere svjetlosti i stalak za fotodetektore.Ako svaki fotoprijemnik prima svjetlost od odgovarajućeg emitera svjetlosti, tada robotski kompleks radi. Prisutnost predmeta između nosača emitera svjetla i nosača fotodetektora uzrokovat će križanje zrake svjetla, uzrokujući gašenje opreme.

Nekoliko svjetlosnih barijera koristi se za ograđivanje robotskog kompleksa sa svih strana.

Ograđivanje radnog prostora svjetlosnim barijerama: 1 — tehnološka oprema, 2 — robot, 3 — emiter svjetla, 4 — fotodetektor

Ulazni prostori u radnu zonu osigurani su električnim bravama uz sustav automatskog zaključavanja i otključavanja. Na ovaj način se zatvarač otpušta samo kada je robot onesposobljen.Dodatne sigurnosne tipke u radnom području mogu zaštititi osobu od nekontroliranog aktiviranja robota od strane neovlaštenih osoba.

Sigurnosni sustav obično je dopunjen upotrebom svjetala upozorenja i sirena, a sam robot i njegovi pokretni dijelovi su jarkih boja.

Dodatna zaštita je korištenje uređaja koji detektiraju prisutnost osobe u radnom prostoru robota.

Trenutno se koriste različiti sustavi detekcije prisutnosti ljudi. Na primjer, to može biti: detekcija mikrovalnog zračenja (pomoću Dopplerovog efekta), detekcija pasivnog i aktivnog infracrvenog zračenja, sustavi vida, promjene kapaciteta, tlaka, uporaba ultrazvuka itd.

Kako bi se osigurala sigurnost pri korištenju industrijskih robota, radna mjesta koriste hijerarhiju rada i stoga različite odgovornosti. Sve aktivnosti zahtijevaju odgovarajuću obuku. Za rad s robotom delegirane su tri vrste zaposlenika: operateri, programeri i inženjeri održavanja, svaki s različitim zadacima i ovlastima.

Operater može uključiti i isključiti kontroler robota i pokrenuti robota s upravljačke ploče. Strogo je zabranjeno ulaziti u radni prostor robota. Ova aktivnost je namijenjena programerima i servisnim inženjerima s odgovarajućom izobrazbom.Osim toga, programer i inženjer odgovorni su za upravljanje i programiranje robota, puštanje u pogon i održavanje.