Стандарты безопасности для роботов: описание и применение

Помимо прибыльности производства обязательным условием успешности предприятия является безопасность его сотрудников. Любая производственная травма отягощает компанию высокими дополнительными издержками и портит репутацию. Чтобы избежать производственного травматизма промышленные роботы, как правило, отделены от людей защитными ограждениями. Это необходимое требование, прописанное в стандартах безопасности для роботов.

Стандарты безопасности для промышленных роботов

Стандарты, касающиеся безопасности промышленной робототехники, а также критериев производительности и модульности, включая понятийный аппарат, разрабатывает технический комитет Международная организация по стандартизации (англ. International Organization for Standardization, ISO). Основные требования к безопасности промышленных роботов и роботизированных устройств изложены в стандарте ISO 10218, который состоит из двух частей:

• стандарт ISO 10218-1 Роботы (промышленное применение, контроллер, манипулятор);
• стандарт ISO 10218-2 Роботизированные системы и интеграция (роботы со ссылкой на ч.1 стандарта, инструменты, заготовки, периферия, безопасные ограждения).

В данных стандартах ISO содержатся рекомендации по уменьшению рисков, связанных с организацией совместного рабочего пространства и использованием промышленных роботов в изолированных от персонала зонах.

Стандарт безопасности для коботов

Но прогресс не стоит на месте. И несколько лет назад на рынке появились коллаборативные роботы, или коботы. Их не нужно держать в клетках, так как основная цель этих машин – безопасное функционирование вместе с людьми в совместном рабочем пространстве.

Однако не достаточно убрать защитные ограждения, чтобы робот стал коллаборативным. Кобот должен удовлетворять требованиям международных стандартов, основной из которых – ISO 15066, выпущенный в 2016 году.

Хотя более верным будет сказать, что это не стандарт, а техническая спецификация. Разница в том, что техспецификации разрабатывают до выпуска официальных стандартов (а по коботам такого пока что нет). Это говорит о том, что рынок коллаборативных роботов динамично развивается.

Работа над стандартом ISO 15066 началась с понимания, что если все же неизбежен контакт персонала и машины, он не должен приводить к болезненным ощущениям и тем более к травмированию человека.

Организация безопасной рабочей зоны вокруг коллаборативного робота зависит от формы совместной работы машины с человеком. Какими они бывают, подробно прописали в стандартах ISO.

Типы совместной работы робота и человека

В тексте ISO 10218 были рассмотрены четыре возможных варианта совместной работы роботизированной системы и персонала. А подробно они были описаны в ISO 15066.

Итак, выделяют следующие формы совместной работы робота и человека (от меньшего к большему взаимодействию):

• Контролируемая остановка;
• Проведение робота вручную;
• Контроль скорости и безопасного расстояния;
• Ограничение мощности и усилия.

Рассмотрим их по порядку.

Контролируемая остановка

Данный тип сотрудничества машины и человека подходит для работы, когда требуется минимальное участие человека. В основном роботизированная система сама справляется с выполнением задачи, но иногда персоналу все-таки нужно войти в рабочее пространство робота, чтобы помочь сделать какую-то промежуточную операцию, которую машина выполнить не в состоянии. Как только человек войдёт в контролируемую роботом зону, манипулятор мгновенно остановится. Остановка происходит без потери мощности двигателей, так как электропитание в них не пропадает. После того, как персонал покинет зону безопасности, машина возобновит работу автоматически. Таким образом не происходит потери времени, как в случае с отключением робота и его повторным запуском. Этот вид коллаборации имеет довольно существенные ограничения. Конечно, персонал может сотрудничать с роботом, но при этом единовременно может двигаться кто-то один – либо человек, либо машина.

Проведение робота вручную

Этот тип сотрудничества робота и человека предполагает полный контроль персонала над машиной, которая находится под ручным управлением. Человек и робот могут двигаться одновременно, однако в настройках манипулятора должна быть задана контролируемая скорость. Средства, обеспечивающие проведение робота вручную, должны иметь функцию аварийного останова. Ручное управление роботов в непосредственной близости от человека обычно применяется для выполнения точных операций с тяжелыми объектами (например, установки дверей автомобиля).

Контроль скорости и безопасного расстояния

Помните первый режим коллаборации, когда робот останавливался при появлении человека в его рабочей зоне? Эта форма сотрудничества машины и персонала очень похожа на него. Разница лишь в том, что задается не одна зона безопасности, а несколько. И по мере приближения сотрудника к роботу, он замедляет скорость своих действий, а при возможном столкновении с человеком и вовсе останавливается. Когда человек отходит от машины, робот возобновляет работу и ускоряется. Данный вид совместной работы робота и человека, как правило, применяется для выполнения операций, которые требуют частого присутствия сотрудников в рабочей зоне манипулятора.

Обновление стандартов

Количество международных стандартов безопасности, относящихся к робототехнике, довольно велико. При этом они обновляются, разрабатываются новые. Вот и основной стандарт для роботов ISO 10218 должен быть пересмотрен в 2021 году. Ожидается, что разработчики внесут в стандарт более конкретные требования безопасности в отношении коллаборативных роботов, а также дополнительного оборудования, в том числе и захватам. Также будут подняты вопросы кибербезопасности.

Благодаря стандарту ISO 15066 защитные клетки, применяемые для ограждения промышленных роботов от персонала, стали не нужны. Поддержание безопасности людей достигается за счет выполнения требований документа. Безопасная коллаборация людей и роботов позволяет использовать их преимущества. В частности, высокую скорость и точность машин при выполнении монотонной работы, а также способность человека оперативно реагировать на нестандартные ситуации. Это повышает производительность предприятия и приносит дополнительные доходы бизнесу.