Produktywna i bezpieczna współpraca człowieka i robota KUKA

2021-06-23

GO BEYOND. Discovery #5 

Współpraca między ludźmi i robotami we wspólnych obszarach pracy jest dzisiaj bardziej pożądana niż kiedykolwiek w przeszłości. W przemyśle nadal utrzymuje się trend tworzenia stanowisk robotów bez ogrodzeń ochronnych oraz o w miarę możliwości niewielkich rozmiarach. Robot powinien umożliwiać łatwą i bezkompromisową integrację z wykonywanymi ręcznie sekwencjami roboczymi. KUKA już dziś oferuje razem z firmą SICK i Blue Danube Robotics kompleksowe rozwiązanie, które łączy najwyższą wydajność produkcji oraz najnowsze standardy bezpieczeństwa w przypadku aplikacji współpracujących.

Collaboration between humans and robots in shared work areas is more in demand than ever.
Collaboration between humans and robots in shared work areas is more in demand than ever.

Aby sprostać tej rosnącej potrzebie współpracy człowieka z robotem konieczne są kreatywne pomysły oraz praktyczne rozwiązania. Nie można przy tym w żadnym wypadku lekceważyć zalet klasycznej celi robota przemysłowego, takich jak szybkość, dokładność, wysoka wydajność i trwałość. Ponadto ważną rolę odgrywa również udźwig robota, który dotychczas był we współpracy człowieka z robotem bardzo ograniczony.

Roboty współpracujące nie są w stanie sprostać wysokim wymaganiom zastosowań przemysłowych, ponieważ pracują ze znacznie niższymi prędkościami i mniejszym udźwigiem niż roboty przemysłowe. Ograniczenia są również szybko widoczne w odniesieniu do dostępnych możliwości łączności i integracji z już istniejącymi systemami. Z tego powodu firma KUKA wraz z firmami SICK i Blue Danube Robotics oferuje teraz kompleksowe rozwiązanie, które zapewnia połączenie zarówno najwyższej wydajności produkcji, jak też najnowszych standardów bezpieczeństwa w przypadku aplikacji współpracujących. Przede wszystkim gwarantowana jest przy tym bezpieczna współpraca robota z człowiekiem – i to przy udźwigu rzędu kilkuset kg. Układ sterowania robota i pakiet technologii KUKA Safe-Operation umożliwiają przy tym płynną współpracę wszystkich komponentów.

Jako przykładowa aplikacja służy zastosowanie, w przypadku którego poszczególne komponenty są montowane ręcznie, a następnie robot przeprowadza inspekcję wizualną. Cela robota może być przy tym zaprojektowana bez ogrodzenia ochronnego, co umożliwia zbliżenie się do robota w każdej chwili lub też bezpośrednią współpracę. Przed niebezpieczeństwem w ramach tej ściśle zespołowej współpracy chroni niezawodnie laserowy skaner bezpieczeństwa microScan3 firmy SICK, umożliwiając w ten sposób zarówno bezpieczną, jak też wydajną współpracę człowieka i robota.

 

System bezpieczeństwa sBot Speed CIP

Przygotowany przez firmę SICK wariant systemu sBot Speed CIP dla robota KUKA łączy skaner microScan3 ze sterownikiem bezpieczeństwa Flexi Soft oraz bramą EFI-pro. Ten sprawdzony już system bezpieczeństwa umożliwia bezpieczne równoczesne monitorowanie wielu pól ochronnych, a także wykrywa osoby, które ewentualnie mogłyby wejść do obszaru chronionego z tyłu. Ustawienia i parametry komunikacji specyficzne dla robota są już wstępnie skonfigurowane, a dzięki standardowi EtherNet/IP™ CIP Safety™ można je szybko i bezpiecznie zintegrować ze sterownikiem robota KUKA KRC4. Oszczędza to cenny czas podczas projektowania i oceny koncepcji bezpieczeństwa.

3-strefowa koncepcja bezpieczeństwa

Dzięki skanerowi microScan3 cela robota jest stale monitorowana, a obszar roboczy jest podzielony na trzy strefy. Jeśli nikt nie przebywa w obszarze zagrożenia (strefa zielona), robot może osiągnąć prędkość liniową do 2 m/s. Porównywalny robot współpracujący pracuje maksymalnie z prędkością 1 m/s. Gdy pracownik zbliży się do robota, a tym samym znajdzie się w strefie pomarańczowej, prędkość robota jest zmniejszana tak, aby spełniał wymagania oceny ryzyka zgodnie z ISO TS15066. Strefa pomarańczowa służy jako obszar detekcji oraz jako strefa buforowa, dzięki czemu robot może zredukować swą prędkość do wymaganego poziomu. Wejście do obszaru żółtego inicjuje następnie bezpieczne monitorowanie tej zredukowanej prędkości. Jeśli zostanie on przekroczony, robot zatrzymuje się zgodnie z zatrzymaniem bezpieczeństwa 1 (ZATRZYMANIE AWARYJNE w pobliżu toru) zgodnie z normą EN 60204. Jeśli pomarańczowy i żółty obszar skanera laserowego zostanie ponownie opuszczony, i nikt nie przebywa już w obszarze zagrożenia, robot przyspiesza samoczynnie do zaprogramowanej prędkości.

 

Inteligentna skóra chroni przed zranieniem

Jeśli pracownik znajdzie się teraz w bezpośrednim sąsiedztwie robota, robot będzie poruszać się ze zredukowaną, monitorowaną prędkością. W przypadku kontaktu człowieka z robotem czujniki AIRSKIN również uruchamiają zatrzymanie bezpieczeństwa 1. AIRSKIN składa się ze specjalnie dostosowanych do robota poduszek powietrznych, w których ciśnienie jest stale monitorowane. W przypadku zetknięcia ciśnienie wewnętrzne zmienia się poprzez naciśnięcie poduszki powietrznej i uaktywnia się funkcja AIRSKIN. Po jej zadziałaniu pracownik musi upewnić się, czy robot może kontynuować pracę. Po potwierdzeniu robot wznawia pracę w tym punkcie programu, w którym została przerwana. Ponadto zintegrowane diody LED pokazują operatorowi stan AIRSKIN.

The microScan3 permanently monitors the robot cell and divides the working area into three zones.
The microScan3 permanently monitors the robot cell and divides the working area into three zones.

KUKA.SafeOperation

Pakiet technologii SafeOperation jest to interfejs między elementami bezpieczeństwa. Przetwarza sygnały z interfejsu bezpieczeństwa, monitoruje ruch robota i oferuje wiele innych funkcji bezpieczeństwa. Wśród nich między innymi definicje bezpiecznych obszarów monitorowania, bezpieczne monitorowanie prędkości oraz regularne porównywanie regulacji z ustawieniami odniesienia. Dzięki tym dodatkowym funkcjom można monitorować pozycję narzędzia podczas całego cyklu roboczego oraz bezpiecznie zatrzymać robota w razie awarii. Aby możliwe było szybkie zatrzymanie ruchów robota w przypadku awarii lub naruszenia granic pomieszczenia, musi być zapewniony nienaganny stan hamulców. Umożliwia to automatyczny test hamulców. Sprawdzane jest przy tym cyklicznie, czy momenty hamowania silników są wystarczająco wysokie i czy w razie potrzeby zapewnią bezpieczne zatrzymanie robota.

 

KUKA.Handguiding z funkcją ready2_pilot

Pakiet opcji KUKA.Handguiding ma za zadanie zapewnić, aby również obsługa w obszarze współpracy między robotami przemysłowymi i ludźmi była jak najbardziej praktyczna i efektywna. Pakiet sterowania umożliwia bezprzewodowe ręczne sterowanie robotami przemysłowymi w sposób niezwykle przyjazny dla użytkownika. Sterowanie odbywa się za pomocą zamontowanej na robocie myszy 6D, co umożliwia programowanie punktów ruchu oraz rejestrowanie sekwencji ruchów. Dzięki temu robotem przemysłowym KUKA można poruszać w prosty i intuicyjny sposób. Korzystanie z tego pakietu nie wymaga żadnych dodatkowych szkoleń ani czasochłonnego wdrażania pracowników.

 

Budowa systemu

Aby można było zagwarantować bezproblemową pracę, komunikacja między komponentami również musi być również harmonijna. Integracja systemu bezpieczeństwa SICK (laserowy skaner bezpieczeństwa microScan3 + sterownik bezpieczeństwa Flexi Soft) z układem sterowania robota odbywa się przy tym za pomocą bezpiecznej magistrali sieciowej, takiej jak EtherCat/FSoE, EtherNet/IP/CIP Safety lub PROFINET/PROFIsafe. Funkcja AIRSKIN jest podłączana za pomocą 2 kanałów do wejść bezpieczeństwa sterownika bezpieczeństwa.

Podsumowanie – tak wygląda najwyższa wydajność produkcji przy zastosowaniu robotów współpracujących

Dzięki temu kompletnemu pakietowi robotów przemysłowych, AIRSKIN oraz systemu bezpieczeństwa SICK można sprostać wymaganiom robotyki współpracującej przy zapewnieniu najwyższej wydajności. Zalety są oczywiste:

  • niewielkie zapotrzebowanie na miejsce dzięki eliminacji ogrodzeń ochronnych 
  • bezpieczna współpraca między ludźmi i robotami w każdej sytuacji 
  • wysoka wydajność produkcji oraz jakość dzięki zastosowaniu robotów oraz komponentów przemysłowych
  • skalowalna koncepcja dla całego zakresu udźwigu od 3 do 250 kg

KUKA może przy tym przede wszystkim zagwarantować niezawodność produkcji dzięki swemu wieloletniemu doświadczeniu w różnych obszarach przemysłu. Ponadto współpraca pomiędzy firmami KUKA i Blue Danube Robotics obejmuje również szeroką gamę różnych robotów przemysłowych wraz z AIRSKIN. W ofercie znajdują się zarówno najmniejsze roboty o udźwigu 3 kg, jak też roboty o udźwigu 250 kg. Dzięki tym szerokim możliwościom wyboru można wdrożyć całą gamę różnorodnych zastosowań w dziedzinie automatyzacji bazującej na robotach.

*Zdjęcia – Copyright: KUKA CEE GmbH

 

Pozostałe teksty

Bezpieczeństwo zapewnia efektywną współpracę człowieka z robotem

 

Przeczytaj więcej

Wstrząśnięty, nie zmieszany: Makr Shakr, KUKA i SICK mieszają koktajle za pomocą robota

 

Przeczytaj więcej

Czujniki sterują przyszłością robotów współpracujących

 

Przeczytaj więcej

Roboty współpracujące Claus i Clara: współpraca między człowiekiem i robotem dzięki SICK Safety

 

Przeczytaj więcej