Ember és ipari robotok együttműködése - működhet?

Ember és robot közötti együttműködés közös munkaterületeken még soha nem volt olyan keresett, mint most. Az iparban folytatódik a védőkerítés nélküli robotcellák és a lehető legkisebb méretek irányába mutató tendencia. Emellett a robotot a lehető legegyszerűbben és kompromisszumok nélkül kell beépíteni a kézi munkafázisba.
Az ember és robot közötti együttműködés iránti egyre növekvő igény megvalósításához kreatív ötletekre és gyakorlati megoldásokra van szükség. Nem szabad figyelmen kívül hagyni azonban a klasszikus ipari robotcellák előnyeit sem, ilyen például a sebesség, a pontosság, a magas termelékenység és a hosszú élettartam. Ezen kívül a robot teherbírása is jelentős szerepet játszik; ez nagyon korlátozott a meglévő ember és robot közötti együttműködések esetében.

A kollaboratív robotok nem tudják kielégíteni az iparág szigorú elvárásait, mert lényegesen alacsonyabb sebességgel és kisebb teherbírással működnek, mint az ipari robotok. Korlátai a hálózatba kapcsolhatóság és a meglévő berendezésekbe történő integrációs lehetőségek területén is gyorsan nyilvánvalóvá válnak. Ezért a KUKA a SICK és a Blue Danube Robotics céggel együtt teljeskörű megoldást kínál: ötvözi a kollaboratív alkalmazások kiemelkedő termelékenységét és a legújabb biztonsági szabványokat. Mindenekelőtt a biztonságos ember és robot közötti együttműködés garantált akár több 100 kg terhelés mellett. A robotvezérlés és a KUKA Safe-Operation technológiai csomag lehetővé teszi az összes komponens zökkenőmentes együttműködését.

A SICK KUKA-nak tervezett sBot_Speed CIP rendszerverziója ötvözi a microScan3-at a Flexi Soft biztonsági vezérlővel és az EFI-pro átjáróval. A már ellenőrzött rendszer több biztonsági mező megbízható egyidejű felügyeletét teszi lehetővé és emellett felismeri azokat a személyeket, akik bizonyos körülmények között a biztosított terület mögé lépnek. A robot-specifikus beállítások és a kommunikációs paraméterek már előre konfiguráltak és az EtherNet/IP™ CIP Safety™ modulnak köszönhetően gyorsan és biztonságosan integrálhatók a KUKA KRC4 robotvezérlőbe. Ez értékes időt takarít meg a projektálás és a biztonsági koncepció értékelése során.

A microScan3 folyamatosan felügyeli a robotcellát, és három zónára osztja a munkaterületet (lásd az ábrát). Ha nincs személy a veszélyes területen (zöld terület), a robot elérheti a max. 2 m/s lineáris sebességet. Egy hasonló kollaboratív robot legfeljebb 1 m/s sebességgel működik. Ha egy személy megközelíti a robotot, és így a narancssárga tartományba kerül, a robot sebessége úgy csökken, hogy az megfeleljen az ISO TS15066 szerinti kockázatértékelés szerinti követelményeknek. A narancssárga terület érzékelési területként funkcionál és pufferzónaként használják, hogy a robot az ezután szükséges sebességre csökkenthesse a sebességet. A sárga területre való belépés aktiválja a már csökkentett sebesség biztonságos felügyeletét. Ennek túllépése esetén a robot leáll az EN 60204 szabvány szerinti 1-es biztonsági leállítással (pályaközeli VÉSZLEÁLLÍTÁS). Ha nincs senki a lézerszkenner narancssárga és sárga területein, és így sem tartózkodik a veszélyzónában, a robot önállóan a programozott sebességre gyorsul fel.

Ilyenkor a SafeOperation technológiai csomag jelenti a biztonsági komponensek közötti interfészt. Feldolgozza a biztonsági interfész jeleit, felügyeli a robot mozgását és további biztonsági funkciókat kínál. Többek között ide tartozik a biztonsági terek meghatározása, a sebesség felügyelete és a rendszeres beszabályozási referenciálás. Ezekkel a kiegészítő funkciókkal a szerszám pozíciója a teljes működés során nyomon követhető és a robot biztonságosan leállítható hibás működés esetén. Annak érdekében, hogy üzemzavarok vagy a terek határainak megsértésekor a robotmozgásokat kellő gyorsasággal meg lehessen állítani, biztosítani kell a fékek kifogástalan állapotát. Ez az automatikus fékvizsgálattal történik. Rendszeres időközönként ellenőrizni kell, hogy a motorok féknyomatéka kellően nagy-e, és szükség esetén gondoskodni kell a robot biztonságos leállításáról.

A KUKA.Handguiding opciós csomag használatával az ipari robotok és az emberek közötti együttműködésre a lehető legpraktikusabban és leghatékonyabban kerül sor. A vezérléscsomag különösen felhasználóbarát módon teszi lehetővé az ipari robotok vezeték nélküli kézi irányítását. A vezérlés a robotra szerelt 6D egér segítségével történik, amely lehetővé teszi a mozgáspontok programozását és a mozgási szekvenciák rögzítését. Ennek eredményeként a KUKA ipari robot egyszerű és intuitív módon mozgatható. Ennek a csomagnak a használata nem teszi szükségessé a munkavállalók oktatását vagy időigényes betanítását.

A zökkenőmentes működés biztosításához a komponensek közötti kommunikációnak is összehangoltan kell működnie. A SICK biztonsági rendszer (microScan3 biztonsági lézerszkenner + Flexi Soft biztonsági vezérlés) egy biztonságos terepi buszon keresztül csatlakozik a robotvezérléshez, mint például az Ether-Cat/FSoE, az EtherNet/IP/CIP Safety vagy a PROFINET/PROFIsafe. Az AIRSKIN 2 csatornán keresztül csatlakozik a biztonsági vezérlés biztonsági bemeneteihez.

A Blue Danube Robotics és a SICK partnerekkel együttműködve a komponensek gondos kiválasztására került sor, hogy a lehető legegyszerűbb integrációt tegyük lehetővé a legszigorúbb biztonsági követelmények betartásával. A tesztelés fázisra a steyregg-i KUKA Application-Center-ben került sor, ahol részletesen megvizsgálták és tesztelték a komponensek együttműködését.