Bezpieczeństwo stanowiska z robotem współpracującym – 5 pytań

„Nie ma bezpiecznych robotów. Są bezpieczne aplikacje”. Czy Twoja aplikacja jest bezpieczna? Jak zapewnić bezpieczeństwo stanowiska z robotem współpracującym? Poniżej przedstawiamy 5 pytań, które pomogą spojrzeć na stanowisko z robotem współpracującym z punktu widzenia jego bezpieczeństwa.

Odpowiedzialność za bezpieczeństwo stanowiska

Zgodnie z podejściem europejskim za bezpieczeństwo stanowiska zrobotyzowanego odpowiada jego wytwórca lub integrator (o ile nie zostało ono w całości importowane spoza terenu UE).

Same roboty współpracujące są dostarczane jako maszyny nieukończone, co z samej definicji wymusza niejako ich integrację (np. dołączenie chwytaka i oprogramowanie). To z kolei pociąga za sobą konieczność przeprowadzenia oceny zgodności, wystawienia deklaracji zgodności, opracowania instrukcji obsługi i oznaczenia takiego stanowiska znakiem CE. Odpowiada za to podmiot, który dokonuje ostatecznej integracji stanowiska. Występuje on w roli producenta wg Dyrektywy Maszynowej 2006/42/WE.

Procedury i dokumenty to jedno. Jak jednak sprawić, żeby nasza aplikacja rzeczywiście nigdy nie była przyczyną czyjegoś nieszczęścia?

Roboty współpracujące – musimy się poznać

Roboty współpracujące (koboty) to wciąż nowa technologia. Większość użytkowników nie ma niezbędnego doświadczenia, aby intuicyjnie rozeznać, w jakich warunkach urządzenia te mogą być bezpieczne, a w jakich które nie.

W przypadku tradycyjnych maszyn, jak szlifierka, tokarka czy frezarka, ich użytkownicy wiedzą, że gdy elementy maszyny znajdują się w ruchu, nie należy ich dotykać, a nawet zbliżać się do nich. Podobne nastawienie można zaobserwować w odniesieniu do tradycyjnych robotów przemysłowych.

W przypadku robotów współpracujących nie jest to już tak oczywiste.

Owszem, prawidłowo skonfigurowany robot współpracujący (kobot) powinien być bezpieczny nawet podczas wykonywania ruchów. Nie zawsze i nie we wszystkich sytuacjach daje się jednak ten warunek spełnić. Szczególnie nowi użytkownicy tych urządzeń mogą nie posiadać intuicyjnego wyczucia opartego na doświadczeniu, w jakich sytuacjach robot może być potencjalnie niebezpieczny.

Stanowisko z robotem współpracującym Kuka
Stanowisko z robotem współpracującym Kuka

Jak zapytać o bezpieczeństwo?

Dobrze postawione pytanie to połowa odpowiedzi. Nie bez przyczyny narzędzia do analizy przyczyn takie jak „5 x dlaczego”, „5W2H” i inne znalazły stałe miejsce w „skrzynce narzędziowej” inżynierów i pracowników produkcji. Przedsiębiorstwa znajdujące się w podróży Lean ćwiczą je każdego dnia.

Przemyślane pytania o kwestie bezpieczeństwa mogą być sposobem na spojrzenie na stanowisko z robotem współpracującym oczami służb BHP lub inżyniera bezpieczeństwa.

5 pytań jak uniknąć niebezpiecznych ruchów robota

1.     Czy prześledziłeś cały program kobota?

Zanim przekażesz stanowisko zrobotyzowane do użytkowania operatorom prześledź wykonanie każdej części programu kobota. Poobserwuj, jak pracuje robot już po zainstalowaniu stanowiska. Dzięki temu zobaczysz, jak kobot porusza się w rzeczywistym środowisku pracy. Czy wykonuje czynności zgodnie z Twoimi intencjami? Czy nigdzie nie ma kolizji?

Spróbuj zmylić kobota, np. zmieniając położenie przedmiotów na wejściu, celowo układając je niedokładnie tam, gdzie powinny się znajdować. Sprawdzisz w ten sposób jak stanowisko zachowuje się w nietypowych, ale możliwych do wystąpienia, sytuacjach.

Pamiętaj o zachowaniu ostrożności. Traktuj stanowisko jak prototyp, po którym można się spodziewać nie tylko oczekiwanych akcji.

2.     Czy wszyscy w otoczeniu stanowiska zrobotyzowanego są świadomi ruchów kobota?

Nawet najdoskonalsze zabezpieczenia i dobre praktyki mogą okazać się nieskuteczne, jeśli personel pracujący wokół robota współpracującego będzie nieświadomy zagrożeń.

Piktogramy, oznaczenia poziome powinny przypominać o występujących zagrożeniach.

Operatorzy pracujący w bezpośrednim sąsiedztwie kobota powinni być świadomi ruchów, jakie wykonuje to urządzenie i jaki się zachować w sytuacji potencjalnie niebezpiecznej. Ogromną rolę w budowaniu tej świadomości odgrywają szkolenia stanowiskowe. Nie bez znaczenia jest również osobisty przykład liderów i to niezależnie od poziomu zarządzania.

Jeśli na terenie zakładu koboty pracują w nieogrodzonych przestrzeniach lub po ciągach komunikacyjnych poruszają się autonomiczne roboty mobilne (AMR) to również goście powinni być poinformowani o zagrożeniach, które się z tym wiążą. Podczas krótkiego instruktażu przed wejściem na obszar produkcji powinni być oni pouczeni jak prawidłowo zachować się, jeśli wejdą w bezpośrednie sąsiedztwo wspomnianych urządzeń.

Stanowisko z robotem współpracującym Universal Robots
Stanowisko z robotem współpracującym Universal Robots

3.     Czy ustawienia związane z bezpieczeństwa są właściwie skonfigurowane i zabezpieczone przed przypadkową zmianą?

Roboty współpracujące (koboty) są bezpieczne, jeśli mają odpowiednio skonfigurowane ustawienia związane z bezpieczeństwem. Jeśli tak nie jest mogą być równie niebezpiecznej jak tradycyjne roboty przemysłowe.

Ograniczenia biomechaniczne, związane z siłą nacisku i mocą podaje specyfikacja techniczna ISO/TS 15066 Roboty i systemy robotyczne. Roboty współpracujące.

Niektóre typy robotów współpracujących posiadają możliwość zdefiniowania dodatkowo wirtualnych płaszczyzn bezpieczeństwa. Naruszenie przez kobota takiej płaszczyzny skutkuje zatrzymaniem urządzenia. Ilość i konfiguracja płaszczyzn bezpieczeństwa zależy od możliwości oprogramowania robota współpracującego i potrzeb danej aplikacji.

Konfiguracja parametrów związanych z bezpieczeństwem powinna być chroniona przed nieautoryzowanymi zmianami. Każda ich zmiana musi być rejestrowana w dokumentacji stanowiska.

W dobie przemysłu 4.0 i internetu rzeczy (IoT) należy również zadbać o cyberbezpieczeństwo robotów współpracujących. Atak hackerski, który wyłączyłby lub zmienił ustawienia bezpieczeństwa kobota byłby bardzo niebezpieczny dla osób przebywających w jego bezpośrednim sąsiedztwie.

4.     Które ruch są potencjalnie niebezpieczne?

Specyfikacja ISO/TS 15066 wymaga, aby w instrukcji użytkowania stanowiska z robotem współpracującym podano scenariusze kontaktu kobota z człowiekiem. Sytuacje te traktowane są niejako z definicji jako potencjalnie niebezpieczne. Biorąc pod uwagę efektywne masy robota i części ciała człowieka, z którymi zachodzi kontakt, oraz dopuszczalny transfer energii lub siłę nacisku, wyznacza się maksymalną względną prędkość ruchu ramienia robota.

Bezpośredni kontakt z robotem to nie jedyna sytuacja niebezpieczna, jaka może się wydarzyć. Warto wziąć pod uwagę możliwość wyrzucenia przedmiotu podczas ruchu ramienia. W przypadku ostrych lub ciężkich przedmiotów również ich opuszczenie przez robota może być przyczyną urazów pracujących w pobliżu ludzi.

Stanowisko z robotem współpracującym ABB
Stanowisko z robotem współpracującym ABB

5.     Czy żaden z elementów stanowiska zrobotyzowanego nie stwarza zagrożenia?

Stanowisko zrobotyzowane to nie tylko robot. Można zaryzykować nawet stwierdzenie, że robot współpracujący jest składnikiem stanowiska najhojniej wyposażonym w różnego rodzaju zabezpieczenia (co jest zresztą wymagane przez normę PN EN ISO 10218-1 Roboty i urządzenia dla robotyki. Wymagania bezpieczeństwa dla robotów przemysłowych. Część 1: Roboty i wynika ze specyfikacji ISO/TS 15066).

Co jednak w przypadku, gdy robota współpracującego wyposażono w niebezpieczne narzędzie, np. nóż. Sam robot pozostaje bezpieczny, natomiast kontakt z przedmiotem, który trzyma lub przenosi – już nie.

Analizując bezpieczeństwo stanowiska z robotem współpracującym zwróć uwagę na wszystkie aspekty ustawień stanowiska, a w szczególności na obiekty, które kobot będzie trzymał lub przenosił. Zadaj sobie pytanie czy te operacje są bezpieczne.

Pewną pomocą przy ocenie poszczególnych elementów stanowiska może służyć norma PN-EN ISO 10218-2 Roboty i urządzenia dla robotyki. Wymagania bezpieczeństwa dla robotów przemysłowych. Część 2: System robotowy i integracja, która zawiera zestawienie znaczących zagrożeń (informacyjny załącznik A).

Ocena ryzyka

Najlepszym sposobem zapewnienia bezpieczeństwa na stanowisku z robotem współpracującym jest przeprowadzenie rzetelnej oceny ryzyka. Jest to obligatoryjny wymóg podczas procedury nadawania oznaczenia CE. Ponieważ roboty współpracujące są dostarczane jako maszyny nieukończone niektórzy producenci piszą wprost w instrukcjach obsługi swoich urządzeń o konieczności przeprowadzenia takiej oceny dla całej aplikacji z ich robotem.

Na podstawie wyników oceny ryzyka należy dobrać środki bezpieczeństwa na stanowisku. Należy przy tym pamiętać o obowiązującym podejściu europejskim: najpierw bezpieczna sama w sobie konstrukcja, potem techniczne środki bezpieczeństwa, natomiast dla ryzyka, którego nie udało się obniżyć poprzednimi sposobami – informacja dla użytkownika.

Źródła i inspiracja:

PN-EN ISO 10218-1
PN-EN ISO 10218-2
ISO/TS 15066
https://blog.robotiq.com

Mariusz Trznadel