Ką reiškia besivystantys robotų standartai kobotų diegimui

Pramonės automatizavimas ir toliau yra sparčiai auganti rinka, kurioje visų tipų gamintojai ir galutiniai vartotojai nori pasinaudoti patikimo ir greito daugelio tipų užduočių vykdymo pranašumais. Kai kurie žmonės galvoja apie autonomines transporto priemones, nuotoliniu būdu valdomus dronus ir programinės įrangos „botus“ kaip robotus, tačiau pramoniniai robotai ir kobotai apibūdinami kaip programuojami trijų ar daugiau ašių manipuliatoriai.

Remiantis Tarptautinės robotikos federacijos (IFR) duomenimis, daugelis pramonės šakų naudoja tradicinius robotus, kurie per pastaruosius penkerius metus patyrė 7% sudėtinio metinio augimo tempą (CAGR). Tačiau ribotos jėgos ir galios robotų (dažniausiai vadinamų bendradarbiaujančiais robotais arba kobotais) rinka dar tik pradėjo formuotis, o IFR prognozavo, kad jos augimo tempas gali būti daug didesnis.

Nors ir robotai, ir kobotai turi darbuotojų apsaugos priemones, kobotai yra skirti dirbti kartu su gamyklos personalu. Abiejų tipų sistemoms buvo nustatyti įvairūs saugos standartai ir kiekviena kategorija buvo pripažinta nepriklausomai (1 pav.).

1 pav. Robotų ir kobotų standartai tobulėja, o tai turės įtakos tam, kaip dizaineriai ir originalios įrangos gamintojai laikysis saugos reikalavimų. Šaltinis: IDEC

Tobulėja visų tipų robotų saugos reikalavimai. Dizaineriai, originalios įrangos gamintojai (OĮG) ir galutiniai vartotojai turi žinoti, ką naujieji standartai reiškia jų įgyvendinimui, kaip paaiškinta toliau.

Standartai skiriasi pramoniniams robotams ir kobotams

Klasikinis pramoninis robotas, apie kurį dauguma žmonių galvoja, yra didelis, galingas ir greitas. Jis idealiai tinka žmonėms sudėtingoms arba pavojingoms programoms, pvz., manipuliuoti dideliais kroviniais, pakartotinai atlikti tikslias užduotis ir (arba) dirbti sudėtingoje aplinkoje.

Yra daug šių robotų ir jų naudojamų įrankių/griebtuvų variantų, tačiau dažni jų atliekamų užduočių pavyzdžiai yra suvirinimas, dažymas, surinkimas ir medžiagų tvarkymas. Šie robotai paprastai yra saugiai aptvertose darbo kamerose, kad gamyklos darbuotojai būtų toliau nuo jų, kai jie veikia.

Kobotai yra gana lengvų robotų, skirtų bendradarbiauti su žmonėmis, subkategorija. Kadangi greitis ir jėga yra riboti, tokios sistemos gali veikti bendrose darbo vietose, kad galėtų saugiai padėti atlikti arba visiškai atlikti daugelį užduočių.

Be to, kobotai sukurti taip, kad juos būtų lengva konfigūruoti arba programuoti, kad juos būtų galima dažnai iš naujo įdiegti kelioms programoms. Cobot kūrėjai teigia, kad ši funkcija demokratizuoja šių sistemų įgyvendinimą.

Vartotojai dažnai konfigūruoja šiuos robotus rankiniu būdu nukreipdami manipuliatoriaus ranką į norimą operaciją. Šios charakteristikos leidžia įvesti kobotus į rankinio darbo aplinkas, kuriose anksčiau tokios automatikos nebuvo.

Anksčiau ISO 10218 serijos standartas buvo taikomas pramoniniams robotams ir robotų sistemoms, o ISO/TS 15066 standartas buvo skirtas bendradarbiavimo sistemoms. 2025 m. buvo paskelbta atnaujinta ISO 10218 serija, kurioje ISO 10218-1 skirtas pramoniniams robotams, o ISO 10218-2 – pramoninėms robotų sistemoms, robotų programoms ir robotų ląstelėms.

Efektyviai visi robotų tipai yra integruoti į vieną standartinę seriją be ankstesnio roboto / koboto skirtumo ir diferenciacijos. Tos pačios taisyklės galioja visiems pramoniniams robotams, o terminas „bendradarbiaujantis robotas“ yra pašalintas. Vietoj to, naujieji ISO 10218 standartai dabar pabrėžia, kad kai operatorius ir robotas kartu egzistuoja arba bendradarbiauja toje pačioje erdvėje, visa sistema turi būti traktuojama kaip bendradarbiaujanti sistema. taikymas.

Atkreipkite dėmesį, kad pramoninių robotų kategorija apima manipuliatorių, kurį sudaro viena ar daugiau rankų, ir susijusį valdiklį bei mokymo pakabuką. Pramoninis robotas sistema apima roboto galinį efektorių arba įrankį, darbo gaminius, susijusias mašinas, apsaugos ir jutimo įtaisus bei apsaugos įrangą.

Apibrėžiama nauja robotų klasė

Pagal naują standartą apibrėžiamos dvi robotų klasės:

• I roboto klasė: Apibrėžiama kaip robotai, sukurti 10 kg (22 svarų) ir mažesniam bendram manipuliatoriaus masei, kurių didžiausia jėga yra 50 N ir mažesnė, o didžiausias greitis – 250 mm/s (0,5 mylios per valandą) ir mažesnis.
• II roboto klasė: Apibrėžiami kaip robotai, sukurti bendrai manipuliatoriaus masei, maksimaliai jėgai ir (arba) didžiausiam greičiui, viršijančiam bet kurią iš I klasės roboto verčių.

Todėl I klasė apima mažesnius, lengvesnius robotus, kurie labiau linkę dirbti aplink žmones, o II klasė yra didesni ir sunkesni robotai. Standartas leidžia I klasės robotams atlikti tam tikras bendradarbiavimo užduotis be jokių saugos funkcijų.

Kad II klasės robotai būtų naudojami bendradarbiavimo programose, turi būti pridėta viena ar daugiau iš toliau nurodytų į saugą orientuotų technologijų, atsižvelgiant į taikymą:

• Greičio ir atskyrimo stebėjimas (SSM): Užtikrina minimalų atstumą tarp roboto ir žmogaus darbo metu; tai galima padaryti į programą integruojant saugų lazerinį skaitytuvą, kuris naudoja atspindėtus lazerio spindulius, kad nustatytų, ar yra žmogus ar kitas objektas.
• Galios ir jėgos ribojimas (PFL): Užtikrina, kad net jei robotas ir žmogus susiliestų, žmogus nebūtų sužalotas.
• Rankomis valdomi valdikliai (HGC): Darbuotojai valdo roboto judesį, kai atliekama bendra užduoties dalis, o robotas atlieka automatizuotą užduotį, kai darbuotojas paspaudžia mygtuką, kad paleistumėte.

Abiejų klasių robotams reikės tam tikrų bendrų saugos funkcijų, tokių kaip laidiniai avarinio sustabdymo (estop) mygtukai. Didesniems II klasės robotams reikės daugiau saugomų / apribotų zonų saugos įtaisų, kurie gali apimti narvo durų blokavimo jungiklius, šviesos užuolaidų jutiklius, saugos lazerinius skaitytuvus ir kitas buvimo jutimo įtaiso (PSD) formas. Šios priemonės yra būtinos norint aptikti darbuotojus roboto apsauginėje/apribotoje zonoje.

Be to, dauguma robotų turi tam tikrą mokomąjį pakabuką, kuris yra žmogaus ir mašinos sąsajos (HMI) tipas, paprastai prijungtas kabeliu taip, kad vartotojas galėtų šiek tiek su juo judėti.

Saugių kobotų pakabukų reikalavimų mokymas

Robotų mokomuose pakabučiuose gali būti skaitmeninių elementų, bet taip pat gali prireikti tam tikrų laidinių įrenginių, atsižvelgiant į programas. Šių programų saugos funkcijos turi būti prijungtos prie laidų, o ne jutiklinio ekrano valdikliai. Pagrindinis laidinės funkcijos, išskyrus e-stop, pavyzdys yra įjungimo jungiklis.

2 pav. IDEC HExB trijų padėčių įgalinimo jungiklių serija atitinka IEC 60947-5-8, todėl robotai gali veikti tik tada, kai vartotojai sąmoningai laiko jungiklį vidurinėje padėtyje. Įranga sustos, jei operatorius per stipriai suspaus arba atleis jungiklį. Šaltinis: IDEC

Įjungimo jungiklis – kartais šnekamojoje kalboje vadinamas „mirusio žmogaus jungikliu“ arba formaliau kaip trijų padėčių įjungimo (3PE) įtaisas – yra laidinis jungiklis, sumontuotas ant mokymo pakabuko, kur vartotojui patogu jį sugriebti. Kai operatorius nori, kad robotas veiktų, jis turi tvirtai laikyti įjungimo jungiklį vidurinėje padėtyje, kad įjungtų palaikymo ir paleidimo valdymo funkciją.

Dėl bet kokios priežasties atleidus įjungimo jungiklį arba per stipriai suėmus jungiklį, pavyzdžiui, ištikus panikai ar ištikus elektros smūgiui, robotas iš karto sustabdomas. Šie jungikliai nurodyti IEC 60947-5-8 (2 pav.).

II klasės robotų mokymo pakabukas privalo turėti 3PE įrenginį dėl pavojaus, kuris kyla, jei operatorius yra arti roboto rankiniu režimu. I klasės robotams turi būti atliktas rizikos įvertinimas, ar tai būtina.

I klasės robotams, jei rizikos įvertinimu pasiekiamas pakankamas rizikos sumažinimas, 3PE jungiklio naudoti nereikia.

Tačiau pagal naująjį I klasės robotų standartą, jei mokomasis pakabukas naudojamas norint pradėti įprastas rankines užduotis, pvz., techninę priežiūrą ar trikčių šalinimą, 3PE jungiklio integravimas greičiausiai yra geriausias būdas pasiekti atitiktį.

Arba, jei robotas valdomas naudojant HGC, 3PE jungiklis gali būti geras pasirinkimas.

Kaip sąsajos dizainas gali atitikti naująjį standartą

Robotų originalios įrangos gamintojai paprastai kuria savo mokomuosius pakabukus, visiškai pritaikytus pagal užsakymą, ar surinktus iš kitų komercinių, jau paruoštų (COTS) komponentų arba šių dviejų derinių. Mažesniems robotams su mažiau ašių tereikia pagrindinių pakabukų, tačiau didesni ir pajėgesni robotai dažnai turi pakabukus su jutikliniu ekranu HMI.

Ateityje šiems originalios įrangos gamintojams gali tekti pritaikyti savo dizainą, kad būtų įtraukti 3PE jungikliai, atitinkantys IEC 60947-5-8. Tai gali apimti brangius tinkintos aparatinės įrangos pakeitimus. Tačiau rinkoje yra ir kita galimybė, kuri gali padėti originalios įrangos gamintojams pateikti išsamų ir saugų sprendimą, kartu pasinaudojant naujausia COTS sąsajos technologija.

Šiuolaikiniai vartotojams skirti planšetiniai kompiuteriai jau siūlo ekrano dydį ir skaičiavimo galią, reikalingą norint užtikrinti turtingą vartotojo sąsają ir vizualizavimo patirtį daugeliui automatizavimo tipų. Tai gali būti naudinga pramoninėms reikmėms, tačiau tai įmanoma tik tuo atveju, jei planšetinis kompiuteris gali būti fiziškai apsaugotas, tiekiamas maitinimas, prijungtas prie tinklo ir turi būtinus laidinius saugos / valdymo komponentus.

3 pav. IDEC HT4P Safety Commander gali būti naudojamas originalių įrenginių gamintojų, kad įtrauktų skaitmenines HMI galimybes naudodami planšetinius kompiuterius, kartu laikantis ISO 10218 serijos saugos standartų. Šaltinis: IDEC

Galimas naujas mobiliojo įrenginio laikiklis, atitinkantis visus šiuos reikalavimus (3 pav.). Pagrindinės funkcijos:

• Turi laidinį maitinimą ir tinklą, laidinį stabdiklį su LED indikatoriumi ir modifikuojamą apsaugą bei laidinį 3PE jungiklį
• Galimybė integruoti kitus laidinius įrenginius, tokius kaip rankinis / automatinis standartinis arba raktinis režimo pasirinkimo jungiklis, paleidimo / paleidimo iš naujo jungiklis / atstatymo jungiklis ir (arba) įprastas sustabdymo jungiklis
• Reguliuojami griebtuvai iki 33 cm (13 colių) planšetiniams kompiuteriams laikyti
• Galimybė užfiksuoti laikiklį vertikaliai/portretiškai arba horizontaliai/peizažai.
• Galima laikyti rankoje kairiarankiams ir dešiniarankiams, su rankos arba peties dirželiu, kad būtų sumažintas nuovargis.
• Įvertintas IP54, platus darbinės temperatūros diapazonas ir atsparumas kritimui, išbandytas iki 1,2 m (3,9 pėdos)
• Galimi nuo 5 iki 20 m ilgio kabeliai ir sieninis laikiklis.

Naudodami šį mobiliųjų įrenginių laikiklį, skirtą robotikos programoms, originalios įrangos gamintojai gali greitai ir ekonomiškai sukurti ir įdiegti mokomuosius pakabukus, atitinkančius ISO 10218 serijos standartus, o naudodami nebrangius planšetinius kompiuterius, kad sukurtų visapusišką HMI.

Standartai keičiasi, kad robotai būtų saugūs

Robotų saugos standartai keičiasi ir tikimasi, kad jie turės įtakos sparčiai augančiai kobotų rinkos daliai. Tačiau originalios įrangos gamintojai šią evoliuciją gali vertinti kaip galimybę teikti saugesnę įrangą su didesnėmis funkcijomis, išskiriančiomis jų pasiūlymus.

Standartus atitinkantys 3PE jungikliai ir mobiliųjų įrenginių laikikliai yra ekonomiški COTS produktai, kurie gali suteikti robotų projektams daug lankstumo ir galimybių, kartu užtikrinant atitiktį susijusiems saugos standartams.

Apie autorę

Luizas Shida yra IDEC Corp. rinkodaros specialistas ir atsakingas už saugos produktų rinkodarą. Nuo tada, kai daugiau nei prieš septynerius metus prisijungė prie IDEC Japan būstinės, jis Japonijoje įgijo saugos antrinio vertintojo sertifikatą. Shida taip pat yra saugos produktų specialistas.