Certyfikowane pomiary dla aplikacji HRC

Pomiary oraz ocena sił i nacisku, oddziałujących na części ciała człowieka podczas kontaktu z robotem są nieodłącznym elementem oceny ryzyka aplikacji HRC (Human Robot Collaboration) zgodnie ze specyfikacją techniczną ISO/TS 15066.

Współpraca między człowiekiem, a robotem wiąże się z koniecznością przestrzegania rygorystycznych wymogów bezpieczeństwa. Opublikowana w 2016 roku specyfikacja techniczna ISO/TS 15066 „Robots and robotic devices – Collaborative robots” w załączniku A szczegółowo opisuje siły oraz naciski jednostkowe jakie mogą być wywierane na człowieka (model ludzkiego ciała obejmujący 29 obszarów podzielonych na 12 regionów) – progi bólu dla każdej części ciała – podczas kontaktu chwilowego czy quasi-statycznego. Newralgicznym obszarem ciała jest oczywiście twarz, gdzie graniczne wartości siły wynoszą 65 N oraz nacisku równego 110 N/cm². Specyfikacja techniczna określa potrzebę przestrzegania wartości granicznych i wskazuje, które wartości graniczne mają zastosowanie do poszczególnych części ciała. Specyfikacja nie określa jednak sposobu pomiaru siły i nacisku. Obowiązujące standardy są obecnie niewystarczające z punktu widzenia potrzeby uzyskania porównywalnych wyników niezależnych od tego, kto przeprowadza walidację.

W celu ustanowienia odpowiedniej procedury pomiaru, firma Pilz opracowała własną metodologię wraz z odpowiednimi specyfikacjami. Metodologia ta wskazuje na przykład sposoby ustalenia punktów kolizji. W celu zagwarantowania powtarzalności pomiar jest zawsze opisywany ze wskazaniem punktu początkowego, punktu kolizji i punktu końcowego. Opracowała także dedykowane urządzenie PRMS (Pilz Robot Measurement System), do pomiaru parametrów kolizji, tj. siły i nacisku, które zawiera specjalne sprężyny i czujniki. Za jego pomocą można zmierzyć dokładne wartości sił działających na ludzkie ciało, a następnie dokonać porównania ich z wartościami granicznymi podanymi w specyfikacji technicznej ISO/TS 15066. 

Urządzenie pomiarowe jest instalowane w miejscach wskazanych w ocenie ryzyka pomiędzy ramieniem robota, a sztywną, nieruchomą powierzchnią. Umożliwia przeprowadzenie symulacji kontaktu zbliżonego do statycznego, np. przygniecenia pracownika między robotem, a innym elementem instalacji. Do kolizji musi dojść w najgorszych możliwych warunkach. Oznacza to, że należy zastosować maksymalną, bezpiecznie zredukowaną prędkość, a nie prędkość pracy przyjętą w ramach rozwiązania. Jeśli wartości graniczne zostaną przekroczone, należy zmniejszyć parametry dynamiczne robota lub wprowadzić dodatkowe środki bezpieczeństwa, takie jak kurtyna świetlna, skaner lub osłona blokująca. Po zrealizowaniu wszystkich etapów weryfikacji i walidacji, tworzony jest raport. Zawiera on wszystkie informacje o przeprowadzonych analizach i testach, a podsumowanie prezentowane jest w czytelnej formie. Jeśli wyniki zostaną uwzględnione w całości, walidacja będzie zgodna ze specyfikacjami dla metod pomiarowych. Specyfikacje te wymagają, aby metody były zrozumiałe, przejrzyste i powtarzalne. Dopiero po jej przygotowaniu, aplikacja wykorzystująca robota może otrzymać oznakowanie CE. Stanowi ono potwierdzenie, że producent uwzględnił wszystkie mające zastosowanie europejskie dyrektywy rynku wewnętrznego i zrealizował wszystkie wymagane procedury oceny zgodności.

Specyficznym typem robotów są coboty. Cobot, jako maszyna nieukończona musi zostać zintegrowana z innym osprzętem, aby nadać mu właściwe przeznaczenie, tym samym tworząc z niego maszynę. Najczęściej jest to dobór odpowiedniej końcówki roboczej – efektora. Dobór odpowiedniego efektora, np. chwytaka jest tutaj kluczowym procesem, ponieważ jest on najczęściej pomijany w procesie oceny bezpieczeństwa aplikacji. 

W przypadku cobota pomiar sił kolizji musi odbyć się także dla końcówki roboczej celem sprawdzenia czy siły przenoszone przez robota są odpowiednie także na efektorze – miejscu, gdzie występuje dużo większe prawdopodobieństwo kontaktu robota z człowiekiem. Po przeprowadzeniu takich pomiarów i potwierdzeniu zgodności wymaganych sił/nacisków można stwierdzić o pełnym bezpieczeństwie danej aplikacji.


Źródło: Pilz Polska
Redaktor: MR