Con người nên hợp tác cùng với rô-bốt công nghiệp, điều đó có khả thi không?

Sự hợp tác giữa con người và rô-bốt trong không gian làm việc chung đang có nhu cầu cao hơn bao giờ hết. Xu hướng đối với các ô rô-bốt mà không có hàng rào bảo vệ và kích thước nhỏ nhất có thể vẫn đang tiếp tục trong ngành công nghiệp. Rô-bốt phải được tích hợp vào các bước công việc thủ công càng đơn giản nhất có thể và không có tác hại xấu.
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về cộng tác giữa con người – rô-bốt ý tưởng sáng tạo và giải pháp khả thi là cần thiết. Theo đó không nên bỏ qua những ưu điểm của ô rô-bốt công nghiệp cổ điển như tốc độ, độ chính xác, năng suất và tuổi thọ cao. Ngoài ra, tải trọng của rô-bốt cũng đóng một vai trò quan trọng, điều mà cho đến nay vẫn còn rất hạn chế trong quan hệ hợp tác giữa con người và rô-bốt hiện tại.

Rô-bốt cộng tác không thể đáp ứng nhu cầu cao của ngành công nghiệp vì chúng hoạt động ở tốc độ thấp hơn đáng kể và tải trọng thấp hơn so với rô-bốt công nghiệp. Các giới hạn cũng nhanh chóng trở nên rõ ràng trong lĩnh vực kết nối và các tùy chọn tích hợp trong các hệ thống hiện có. Vì lí do này, KUKA cùng với SICK và Blue Danube Robotics hiện đang cung cấp giải pháp tổng thể, thứ kết hợp cả năng suất tối đa và tiêu chuẩn an toàn mới nhất cho các ứng dụng cộng tác. Theo đó trên tất cả, sự hợp tác an toàn giữa rô-bốt và con người được đảm bảo và đối với cả các tải trọng hơn 100 kg. Việc tương tác trơn tru giữa các thành phần theo đó là có thể bởi bộ điều khiển rô-bốt và gói công nghệ KUKA Safe-Operation.

Biến thể hệ thống sBot_Speed CIP cho KUKA của công ty SICK kết hợp microScan3 với bộ điều khiển an toàn Flexi Soft và cổng EFI-pro. Hệ thống bảo mật, đã được xác minh, cho phép giám sát an toàn đồng thời nhiều trường bảo vệ và cũng phát hiện những người, có thể bước ra từ phía sau khu vực bảo vệ. Các thông số giao tiếp và cài đặt dành riêng cho rô-bốt đã được cấu hình sẵn và có thể được tích hợp nhanh chóng và an toàn vào bộ điều khiển rô-bốt KUKA KRC4 nhờ EtherNet/IP™ CIP Safety™. Điều này giúp tiết kiệm thời gian quý báu trong việc lập dự án và đánh giá khái niệm an toàn.

Với microScan3 các ô rô-bốt được giám sát vĩnh viễn và khu vực làm việc được chia thành ba vùng (xem hình minh họa). Nếu không có người trong khu vực nguy hiểm (khu vực màu xanh lá) rô-bốt có thể đạt tốc độ tuyến tính lên đến 2 m/s. Một rô-bốt cộng tác tương đương hoạt động ở tốc độ tối đa 1 m/s. Nếu một người đến gần rô-bốt và do đó ở trong vùng màu cam thì tốc độ của rô-bốt sẽ giảm, để điều này đáp ứng các yêu cầu của việc đánh giá rủi ro theo tiêu chuẩn ISO TS15066. Vùng màu cam đóng vai trò là vùng phát hiện và được sử dụng làm vùng đệm để rô-bốt có thể giảm đến tốc độ theo yêu cầu. Vào vùng màu vàng hiện sẽ kích hoạt giám sát an toàn việc giảm tốc độ này. Nếu vượt quá mức này, rô-bốt dừng với điểm dừng an toàn 1 (DỪNG KHẨN CẤP gần đường dẫn) theo tiêu chuẩn EN 60204. Nếu vùng màu cam và màu vàng của máy quét laser được chừa lại và không có người trong khu vực nguy hiểm, rô-bốt sẽ tăng tốc độc lập với tốc độ đã lập trình.

Gói công nghệ SafeOperation theo đó là giao diện giữa các thành phần an toàn. Nó xử lý các tín hiệu giao diện an toàn, giám sát chuyển động của rô-bốt và cung cấp các tính năng an toàn khác. Chúng bao gồm các định nghĩa về khu vực giám sát an toàn, giám sát an toàn tốc độ và tham chiếu điều chỉnh thường xuyên. Với các chức năng bổ sung này, vị trí của công cụ có thể được giám sát trong toàn bộ hoạt động và rô-bốt có thể được dừng lại an toàn trong trường hợp có lỗi. Để có thể dừng chuyển động của rô-bốt đủ nhanh trong trường hợp bị lỗi hoặc vi phạm các ranh giới không gian, hệ thống phanh phải ở trong tình trạng hoàn hảo. Điều này được thực hiện bằng một bài kiểm tra phanh tự động. Phải kiểm tra theo chu kỳ xem mômen phanh của động cơ có đủ cao hay không và nếu cần, đảm bảo rô-bốt dừng an toàn.

Gói tùy chọn KUKA.Handguiding được sử dụng để đảm bảo rằng hoạt động giữa rô-bốt công nghiệp và con người là thiết thực và hiệu quả nhất có thể. Gói điều khiển cho phép dẫn hướng thủ công không dây cho rô-bốt công nghiệp theo cách đặc biệt thân thiện với người dùng. Điều khiển thông qua chuột 6D được gắn trên rô-bốt, giúp bạn có thể lập trình các điểm chuyển động và ghi lại chuỗi chuyển động. Điều này cho phép rô-bốt công nghiệp KUKA di chuyển một cách dễ dàng và trực quan. Việc sử dụng gói này không yêu cầu bất kỳ hướng dẫn hoặc đào tạo nhân viên tốn thời gian.

Để có thể đảm bảo hoạt động trơn tru thì việc giao tiếp giữa các thành phần cũng phải hài hòa. Theo đó kết nối của hệ thống an toàn SICK (máy quét laser an toàn microScan3 + bộ điều khiển an toàn Flexi Soft) được thực hiện trên bộ điều khiển rô-bốt thông qua một Fieldbus an toàn như Ether-Cat/FSoE, EtherNet/IP/CIP Safety hoặc PROFINET/PROFIsafe. AIRSKIN được kết nối với các đầu vào an toàn của bộ điều khiển an toàn qua 2 kênh.

Cùng với đối tác Blue Danube Robotics và SICK các thành phần đã được lựa chọn cẩn thận để có thể tích hợp đơn giản nhất với tiêu chuẩn an toàn cao nhất. Quá trình thiết lập thử nghiệm diễn ra trong trung tâm ứng dụng KUKA tại Steyregg, nơi tương tác của các thành phần được kiểm tra và thử nghiệm chi tiết.