İnsan-robot işbirliği (HRC), insanların ve otomatik makinelerin aynı çalışma alanında aynı saatte çalışıp paylaştıkları bir çalışma senaryosunu tanımlar. Endüstri 4.0 ile geliştirilen bu işbirliği modeli, son derece esnek iş akışları, maksimum sistem verimliliği ve üretkenlik ile ekonomik verimliliği vaat etmektedir. Bununla birlikte, HRC'nin bu vaadleri yerine getirebilmesinde, söz konusu uygulama için doğru güvenlik teknolojisini gerekmektedir.
Endüstri 4.0 ile ilişkili en önemli konulardan biri de iş süreçlerini esnek hale getirmektir. İnsanların yeteneklerini robotların yetenekleri ile birleştirmek, geliştirilmiş çalışma çevrimleri, geliştirilmiş kalite ve daha düşük maliyet ile karakterize edilmiş üretim çözümleri sunmaktadır. Bununla birlikte, özerk olan ancak öncelikle insanlarla etkileşime giren makineler, üretim süreçlerini daha esnek hale getirmek için etkili bir destek sağlayan yeni güvenlik kavramları gerektirir.
İnsan-Robot Etkileşimi: Uzay ve Zaman Sorusu
Endüstri 4.0, endüstriyel otomasyonun insanlar ve makineler arasındaki etkileşime odaklandığı ilk devrim değildir. Bugüne kadar, birlikte yaşamanın ve işbirliğinin iki etkileşim senaryosu hakimdi ve vakaların yaklaşık % 90'ını bu iki etkileşim oluşturmaktaydı. Uzay ve zaman, bu senaryolarda önemli etkileşim parametreleridir. Birlikte varoluş, etkileşim halindeyken insanlar ve makinelerin aynı anda komşu bölgede kaldıkları vakaları ifade eder. İnsanlar ve makineler aynı anda komşu çalışma alanlarında çalışırlar; ikisi arasındaki bölgede Tec4 Prime güvenlik ışık perdesi tarafından izlenir.
Bir diğer işbirliği de insan ve makinelerin ortak bir çalışma alanında, farklı zamanlarda çalıştıklarında gerçekleşir. Bunun tipik örneği, robot ünitesi üzerinde, dönen bir masaya sahip ekleme istasyonudur. İnsanlar ve makineler aynı anda komşu çalışma alanlarında çalışırlar; ikisi arasındaki bölge deTec4 Prime güvenlik ışık perdesi tarafından izlenir. İşbirliği, diğer taraftan, insanlar ve makineler ortak çalışma alanlarında ancak farklı zamanlarda çalıştıklarında gerçekleşir. Bu tür çalışma durumlarına bir örnek, montaj robotları için bir transfer ünitesidir. Bir işçi bir iş parçası ekler ve aynı zamanda işçiyi tespit eden birden çok eş zamanlı koruyucu alana sahip bir S3000 güvenlik lazer tarayıcısı, robot hızının azaltıldığından veya robotun emniyetli bir şekilde durdurulduğundan emin olunmasını sağlar.
Endüstri 4.0, giderek daha fazla dikkat çeken üçüncü etkileşim biçimini görüyor: insanlarla robotlar arasındaki işbirliği. Bu, insanlar ve robotların aynı çalışma alanını aynı anda paylaşmasını içerir. Bunun bir örneği, bir kemer veya paletten parçaları alan ve bunları burada sergilenen ve orada çalışan işçiye verilen bir çalışma alanına nakleden bir robot içeren bir mobil platform. Bunun gibi işbirliği senaryolarda, birlikte yaşama ya da işbirliği için kullanılan geleneksel güvenli algılama çözümleri artık yeterli değildir - Bunun yerine, robotların güçleri, hızları ve seyahat yolları, anlık izlenmesi, kısıtlanması ve gerektiğinde durdurulmasına ihtiyaç duymaktadır. Bu nedenle, insanlar ve robotlar arasındaki mesafe, güvenlik açısından önemli bir parametre haline gelmektedir.
Risk Değerlendirmesi Her Zaman İlk Adımdır
İnsan-robot işbirliğine ilişkin iki örnek aynı değildir. Bu, ilgili robot insanla etkileşime girmek üzere özel olarak geliştirilmiş olsa bile, HRC başvurusu için bireysel bir risk değerlendirmesine ihtiyaç duyulması anlamına gelmektedir. Bu nedenle "Cobots", temel tasarımlarından başlayarak, doğal olarak güvenli bir yapının birçok özelliğine sahiptir. Aynı zamanda işbirliği alanı, kırma veya sıkıştırma tehlikeleri bulunan bitişik alanlara minimum mesafeler gibi temel gereksinimleri karşılamalıdır. IEC 61508, IEC 62061 ve ISO 13849-1 / -2 gibi genel standartlar, HRC uygulamalarının işlevsel emniyet temellerinin atılmasının bir yoludur. Endüstriyel robotların emniyetini ilgilendiren ISO 10218-1 / -2 ve işbirliğine dayalı robotlar ile ilgili olan ISO TS 15066'ya özellikle dikkat etmek gerekmektedir. Robot sistemlerinin geliştiricileri ve entegratörleri, işlevleri ve yukarıda belirtilen standartlara uygunluk açısından robot imalatçıları tarafından alınan yapısal güvenlik önlemlerini kapsamlı bir şekilde kontrol etmekle kalmaz, aynı zamanda kalabilecek her türlü tehlikeyi veya riski göz önüne alırlar. Bu, hangi güvenlik önlemlerinin uygun olduğunu belirlemek için robot sistemi, hareket dizileri ve planlanan işbirliği alanı için EN ISO 12100'e uygun bir risk değerlendirmesi gerçekleştirmek anlamına gelir - ISO / TS'de 15066 tanımlanan işbirliği türleri.
İşbirlikçi Robot Sistemlerinin Güvenlikle İlgili Çalışma Modları
Bu teknik özellikler, dört tür işbirlikçi işlemi ayırt etmek için kullanılabilir. "Güvenlikle ilgili izlenen durdurma" robotların insanlarla etkileşimini engellerken, "elle yönlendirmek" robotu elle uygun bir şekilde düşürülen hızda yönlendirerek güvenli HRC'yi garanti eder. Üçüncü işbirliği türü "güç ve güç sınırlaması", robotun gücü, kuvveti ve hızını ulaşarak gerekli güvenliği sağlar. Bu, robotlar ve insanlar arasında kasıtsız veya kasıtlı olarak fiziksel temas olup olmadığına bakılmaksızın gerçekleşir.
"Hız ve Ayırma Denetimi" işbirliği türü esnek çalışma senaryoları kavramıyla tamamen uyumludur ve bu nedenle Endüstri 4.0 ilkeleri ve akıllı fabrikalardaki üretim süreçleri ile birlikte çalışır. Korunan işbirliği alanında operatörün çalışma hızına göre izlenen ve ayarlanan robotun hız ve hareket yollarına dayanır. Güvenlik mesafeleri kalıcı olarak izlenir, gerektiğinde robot yavaşlar, durdurulur veya yönlendirilir. Operatör ile makine arasındaki mesafe tekrar minimum mesafeden fazla çıkarsa, robot sistemi normal hızlarda ve tipik yolculuk yollarında otomatik olarak hareket etmeye devam edebilir. Bu robot verimliliğini derhal iyileştirir.
İşlevsel Güvenlik: Tek Kaynaktan Uzmanlık, Portföy ve Uygulama
HRC'nin çalışmaya devam edebilmesini sağlamak için yeni zorluklarla karşı karşıya olduğu açıktır. Aynı zamanda, paylaşılan çalışma alanlarının güvenliğine dayanan gereksinimlerin arttıkça, gelecekte işbirliğine dayalı iş durumları daha da artacaktır. Üreticiler, risk değerlendirmesi ve güvenlik konseptlerinden sistem çözümünün uygulanmasından güvenli robot uygulamalarının tasarlanmasına kadar uzanan işlevsel güvenlik ve emniyet hizmetleri için sensör, kontrol ve sistem çözümleri üretmektedir. Aynı zamanda, on yıllardır güvenli robot uygulamalarının gereksinimleri ile birlikte gelişen bir dizi sensör ve kontrol cihazı sunmaktadır. Çeşitli teknolojilere dayanan güvenlik çözümleri gittikçe daha akıllı hale geliyor ve gittikçe artan gereksinimleri yerine getirebildikleri için sürekli yeni HRC uygulamaları yapıyor.