Εξασφάλιση ασφάλειας κατά τη χρήση βιομηχανικών ρομπότ

Το βιομηχανικό ρομπότ υπόκειται σε αυξημένο κίνδυνο. Το πρώτο κρούσμα ανθρώπινου θανάτου από ενέργειες ρομπότ καταγράφηκε σε ιαπωνικό εργοστάσιο. Ο τεχνικός σέρβις, ο οποίος βρισκόταν στο χώρο εργασίας, αντιμετώπισε το πρόβλημα του δρομολογητή με το ρομπότ απενεργοποιημένο και συνέδεσε το ρομπότ στο μηχάνημα. Ο χειριστής, κινούμενος με ταχύτητα περίπου 1 m / sec, πάτησε τον ρυθμιστή και τον συνθλίβει.

Κατά μέσο όρο, υπάρχει ένα ατύχημα ανά 100 βιομηχανικά ρομπότ ετησίως. Κατά τη διάρκεια 14 ημερών λειτουργίας ενός ρομποτικού τεχνολογικού συγκροτήματος συμβαίνουν περίπου 3 τραυματικές καταστάσεις.

Οι κύριες αιτίες τραυματισμών κατά την εργασία των ρομπότ είναι:

• απροσδόκητες ενέργειες του ρομπότ στη διαδικασία της εκπαίδευσης και της εργασίας του.
• σφάλματα στην επισκευή και τη ρύθμιση του ρομπότ.
• η παρουσία του χειριστή στον χώρο εργασίας κατά την αυτόματη λειτουργία του ρομπότ.
• τοποθέτηση του πίνακα ελέγχου στην περιοχή εργασίας του ρομπότ.
• δυσλειτουργία ή απενεργοποίηση προστατευτικών συσκευών.

Οι περισσότεροι τραυματισμοί προκαλούνται από δυσλειτουργίες της συσκευής ελέγχου και σφάλματα προγραμματισμού.

Στο διήγημα «The Tramp» (1942), ο Αμερικανός συγγραφέας επιστημονικής φαντασίας Isaac Asimov διατύπωσε τρεις νόμους για την ασφάλεια της ρομποτικής:

• το ρομπότ δεν πρέπει να βλάπτει ένα άτομο με τις πράξεις ή τις αδράνειές του·
• το ρομπότ πρέπει να υπακούει στις εντολές που του δίνονται από το άτομο, εκτός εάν αυτές οι εντολές έρχονται σε αντίθεση με τον πρώτο νόμο.
• το ρομπότ πρέπει να φροντίζει για την ασφάλειά του εάν δεν έρχεται σε αντίθεση με τον πρώτο και τον δεύτερο νόμο.

Υπάρχουν τρεις δυνατότητες για άμεση επαφή μεταξύ του χειριστή και του ρομπότ που μπορεί να πραγματοποιηθεί κατά τον προγραμματισμό (διδασκαλία) και τη λειτουργία του ρομπότ: άμεση εργασία με το ρομπότ, καθώς και κατά την επισκευή και τη συντήρησή του.

Το κύριο μέσο διασφάλισης της ασφάλειας είναι να αποτραπεί η ταυτόχρονη εμφάνιση ενός ατόμου και κινούμενων μερών του ρομπότ σε ένα σημείο στην περιοχή εργασίας του ρομπότ. Οι προστατευτικές συσκευές πρέπει να σταματήσουν την κίνηση των ρομποτικών στοιχείων σε εκείνες τις περιοχές του χώρου εργασίας όπου βρίσκεται το άτομο. Εάν διακοπεί ξαφνικά το ρεύμα, η κίνηση των συνδέσμων του ρομπότ θα πρέπει να σταματήσει.

Ο χώρος εργασίας είναι ο χώρος στον οποίο μπορεί να βρίσκεται το σώμα εργασίας του χειριστή ή του ρομπότ. Εξαρτάται από τις διαστάσεις των συνδέσμων, τις κινήσεις τους και το κινηματικό σχήμα του χειριστή. Η περιοχή εργασίας ορίζεται στην περιγραφή του χειριστή.

Τρία επίπεδα ζωνών προστασίας ορίζονται συχνότερα:

• ανίχνευση της παρουσίας ενός υπαλλήλου στα σύνορα της περιοχής εργασίας του ρομποτικού σταθμού.
• ανίχνευση της παρουσίας ενός ατόμου στην περιοχή κάλυψης του σταθμού έξω και εντός του εύρους κίνησης του ρομπότ.
• άμεση επαφή με το ρομπότ ή κοντά στο χέρι του.

Στη διαδρομή του αναρτημένου ρομπότ, πρέπει να εγκατασταθούν δίχτυα για την προστασία ανθρώπων και εξοπλισμού από την ξαφνική πτώση των μεταφερόμενων αντικειμένων. Οι συσκευές παρακολούθησης εκτέλεσης προγραμμάτων ελέγχουν την εμφάνιση συνδέσμων ρομπότ σε συγκεκριμένα σημεία στην περιοχή εργασίας. Μπορούν να είναι διακόπτες διαδρομής που ενεργοποιούνται όταν ένας σύνδεσμος διέρχεται από ένα σημείο.

Οι συσκευές για τον έλεγχο της αλληλεπίδρασης του ρομπότ με το περιβάλλον απενεργοποιούν τους συνδέσμους όταν αυξάνεται η αντίσταση στην κίνηση, για παράδειγμα, όταν ένας από τους συνδέσμους αγγίζει ένα εμπόδιο. Για τη μέτρηση του φορτίου χρησιμοποιούνται αισθητήρες ροπής ή αισθητήρες αφής.

Η περίφραξη του χώρου εργασίας πραγματοποιείται με τη βοήθεια δικτυωτών περιφράξεων και ελαφρών φραγμών. Οι διχτυωτοί φράχτες χρησιμοποιούνται συχνότερα για να αποτρέψουν την είσοδο ατόμων στον χώρο εργασίας.

Ωστόσο, δεν είναι πάντα δυνατό να περιφράξετε πλήρως την περιοχή με το ρομπότ. Εάν, για παράδειγμα, χρησιμοποιούνται μεταφορείς υποδοχής, δηλαδή επιφάνειες που δεν είναι περιφραγμένες, μέσω των οποίων μπορούν να εισέλθουν μη εξουσιοδοτημένα άτομα στον χώρο εργασίας. Τέτοιες περιοχές προστατεύονται από οπτικά (φωτεινά) φράγματα.

Το φράγμα φωτός είναι μια βάση για εκπομπούς φωτός και μια βάση για φωτοανιχνευτές.Αν κάθε φωτοδέκτης δέχεται φως από τον αντίστοιχο πομπό φωτός, τότε το ρομποτικό σύμπλεγμα λειτουργεί. Η παρουσία ενός αντικειμένου μεταξύ της βάσης εκπομπής φωτός και της βάσης φωτοανιχνευτή θα προκαλέσει τη διασταύρωση της δέσμης φωτός, προκαλώντας τη διακοπή λειτουργίας του εξοπλισμού.

Διάφορα φωτεινά εμπόδια χρησιμοποιούνται για να περικλείσουν το ρομποτικό σύμπλεγμα από όλες τις πλευρές.

Περίφραξη του χώρου εργασίας με φράγματα φωτός: 1 — τεχνολογικός εξοπλισμός, 2 — ρομπότ, 3 — εκπομπή φωτός, 4 — φωτοανιχνευτής

Οι χώροι εισόδου στον χώρο εργασίας ασφαλίζονται με ηλεκτρικές κλειδαριές μαζί με σύστημα αυτόματου κλειδώματος και ξεκλειδώματος. Με αυτόν τον τρόπο, το κλείστρο απελευθερώνεται μόνο όταν το ρομπότ είναι απενεργοποιημένο.Τα πρόσθετα κουμπιά ασφαλείας στην περιοχή εργασίας μπορούν να προστατεύσουν ένα άτομο από ανεξέλεγκτη ενεργοποίηση του ρομπότ από μη εξουσιοδοτημένα άτομα.

Το σύστημα ασφαλείας συνήθως συμπληρώνεται με τη χρήση προειδοποιητικών φώτων και σειρήνων και το ίδιο το ρομπότ και τα κινούμενα μέρη του έχουν έντονα χρώματα.

Πρόσθετη προστασία είναι η χρήση συσκευών που ανιχνεύουν την παρουσία ενός ατόμου στον χώρο εργασίας του ρομπότ.

Επί του παρόντος χρησιμοποιούνται διάφορα συστήματα ανίχνευσης ανθρώπινης παρουσίας. Για παράδειγμα, μπορεί να είναι: ανίχνευση ακτινοβολίας μικροκυμάτων (με χρήση του φαινομένου Doppler), ανίχνευση παθητικής και ενεργητικής υπέρυθρης ακτινοβολίας, συστήματα όρασης, αλλαγές στην χωρητικότητα, πίεση, χρήση υπερήχων κ.λπ.

Για να διασφαλιστεί η ασφάλεια κατά τη χρήση βιομηχανικών ρομπότ, οι χώροι εργασίας χρησιμοποιούν μια ιεραρχία εργασίας και επομένως διαφορετικές ευθύνες. Όλες οι δραστηριότητες απαιτούν κατάλληλη εκπαίδευση. Τρεις τύποι υπαλλήλων ανατίθενται να εργαστούν με το ρομπότ: χειριστές, προγραμματιστές και μηχανικοί συντήρησης, ο καθένας με διαφορετικά καθήκοντα και εξουσίες.

Ο χειριστής μπορεί να ενεργοποιήσει και να απενεργοποιήσει τον ελεγκτή ρομπότ και να ξεκινήσει το ρομπότ από τον πίνακα χειριστή. Απαγορεύεται αυστηρά η είσοδος στον χώρο εργασίας του ρομπότ. Αυτή η δραστηριότητα προορίζεται για προγραμματιστές και μηχανικούς υπηρεσιών με κατάλληλη εκπαίδευση.Επιπλέον, ο προγραμματιστής και ο μηχανικός είναι υπεύθυνοι για τη διαχείριση και τον προγραμματισμό ρομπότ, τη θέση σε λειτουργία και τη συντήρηση.