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工業機器人很危險人機協作該如何“抱”

發布時間：2016/4/23 9:46:07 來源：鑫泰科技發布者：manni123

在最近的50年，工業機器人在全球制造業應用越來越廣泛。技術一直在進化，適應用戶的需要。這么多年，人們一直在研究使用機器人的安全問題。當然，意外會發生，風險評估變得至關重要。與此同時，安全標準和安全部件一直在進步。所以，我們目前在什么樣的階段呢？

　　當第一批機器人進入制造工廠時，行業研究了某些機器人和它們周圍的設備可能對人類工人造成的危險。我們一直在從整體來看自動化。我們問自己這樣的問題：

　　這個機器人動起來有多快？

　　這個機器人能跑多遠？

　　機器人的操作過程危險性如何？

　　如何預防那些強力和快速的機器人撞到人類？

　　這些問題讓用戶可以進行風險評估；識別安全特性，增加到機器人中，當機器人運行時保護人類工作者。常規的措施會包括將機器人鎖在安全防護欄內，預防機器人和人類之間的接觸。這個過程對于進行風險評估的人來說已經很普遍。這種思維很流行，幾乎是自動的。我們今天給機器人進行風險評估時還是在用這些想法。貌似我們的思維方式就是這樣設定的，這貌似也是最佳的實施方式。

　　然后，機器人進化了，我們也該利用機器人技術的進步，適應變化。不管你是否愿意相信，協同機器人已經在市面上越來越普遍，我們必須改變我們的思維方式。我們過去在發現機器人的新應用方面非常具有創造性，現在我們進行風險評估的方式也可以更加創造性一點。我最近參加了一個關于協同機器人的會議，由合作伙伴AdvancedMotionandControls公司12月在蒙特利爾組織，這次會議改變了我對風險評估過程的想法。就像UniversalRobots公司用戶談到他們在不同工廠進行的應用和風險評估，有兩項引述讓我印象深刻。

　　1、協同機器人的風險評估不是基于“量”，而是基于“流程順序”。

　　2、對合作型流程的風險評估，不是固定死板的，而是隨著時間進化的過程。

　　讓我闡述一下這兩項，解釋一它們為什么改變了我對風險評估的觀點。

　　要說合協同機器人的風險評估是基于順序的，而不是量，意味著你改以不同的視角審視風險評估。你應該把各個方面拆開，一個個分析，而不是只顧大局，從整體上評估風險然后在每一個部分都執行。

　　我們來考慮以下的例子。你有一個機器人，用來把部件裝載到工作臺上，讓人類去組裝。一旦組裝完成，機器人拿起組裝好的部件，把它放在傳送帶上。

　　我們對付傳統工業機器人的思維方式是這樣的：

　　我有個跑得很快的機器人，可能會打傷人類。如果這種事情發生了，人類員工可能會受重傷。我需要在所有時間、所有地方防止人類和機器人有所接觸。所以我一下子就想到了籠子、欄桿或者安全光幕。

　　機器人區域中，有兩個組裝區域需要人類和機器人都參與工作，但不一定是同時參與。這對于工業機器人來說是一個復雜部件。我可以用一個區域掃描，監控人類員工的位置，當人類進入某個特定區域時不讓機器人進入。可能要掌控所有情況部件復雜，因為人類和機器人在一天中會有很多合作，所以在編程中，你需要考慮的不同情況非常多。

　　另外，你還需要一些物理或安全分隔，放置在機器人與人類合作的區域，和機器人可以高速運作的區域之間。類似安全光幕，或者感應門。你還需要在兩個組裝區域間安裝護欄，如果你希望機器人可以進入一個區域而工人在附近區域工作。因為你不希望操作員得走5-10步才到附近的組裝區域，你希望他們可以非常靠近。

　　另一個可能的解決辦法是，讓組織桌安裝在一個轉動裝置上，可以把兩個裝置區域來回轉動，一面在機器人區域，一面在人類工人的區域。如果我們選擇這種方式，我們需要一個在轉動過程中沒有可能受傷的夾點的設計，我們需要考慮如果有東西卡住了該以什么事故順序應對。因此可見，我們可以有很多不同的選項，損失時間決定哪一個選項最安全、最節省成本。

　　協同機器人

　　現在，有了協同機器人，設計用于與人類一起工作，基于順序層面進行分析，而不是基于整個機器人，我們會以以下的方式操作：

　　機器人在挑揀部件，放置到區域1。在這個順序中，機器人可以在任何時候與人類工人合作。因此在這部分機器人速度應該放緩，協同機器人中限制力量的功能在這時候應該啟用，防止機器人意外撞擊到工人造成傷害。為了研究機器人運動的安全速度，我可以用ISO15066中的方程式，新版ISO15066技術參數最近在強調這個話題。因此確定這些值更加簡單了。

　　此時，你可能會說，當人類不在合作區域時，機器人應該運行得越快越好，減少循環時間。并不是這樣的，來看看工人在機器人到來之前進行組裝并把它拿起的循環時間。這會設定你機器人運動的循環時間。很可能你會有兩個選項。

　　第一選項是全程都以安全速度運行機器人，因此沒必要增加更多的安全特性了。

　　第二選項是你需要在過程的某些時間加快機器人的速度，來減少整體循環時間。這種情況下，最佳解決辦法是增加一個區域掃描或者光幕，可以監測到“快速操作區域”內是否有工人。同樣的，協同機器人相比于工業機器人，當有人進入機器人區域的時候沒必要停止機器人。你只要將機器人設置到通過ISO15066技術參數計算出來的最大速度就行了。

　　另一個基于順序安全分析的例子是，當機器人需要在任務中運送一個尖銳的物件。傳統的思維方式是，因為物件很尖，機器人很可能會嚴重傷害到工人。但是我們來更仔細地分析一下：

　　機器人會在A點拿起尖銳物件，運送到B點。假設在其他步驟，機器人都沒有拿著這個物件。那么問題就應該是：我如何在從A點到B點，沿某個固定方向或路徑運送，讓尖銳的邊緣朝向運動的內側，從而避免人被捅到或切到的危險。

　　另外，降低運動速度是另一個可能的解決辦法。你可以只考慮和分析有潛在危險的部分，而不是想辦法在所有地方都預防傷害。當然，用密碼鎖定這些軟件很重要，防止風險評估被變更。每當機器人軟件更改，你都需要審視自己的風險評估，確認變更不影響安全。所以，這是一個不斷變化的風險評估過程。

　　顯而易見，協同機器人最初在負責工作安全的人看來，可能是一個噩夢，尤其是如果他們認為機器人的風險評估是很復雜的。但是將風險評估分解到不同的順序步驟，知道順序不是死板的，讓整個過程變得可以管理。這也讓管理層和工人相信這些機器人的安全性。改變你的思維模式，記住評估過程隨著情況變化可能會改變，這一定會讓更多的人去嘗試協同機器人。鑫泰數控加工中心機器人龍門

　　另外，不用忘了，對于力受限的協同機器人進行風險評估時，例如UniversalRobots，如果機器人調試到合理的力量和速度，潛在傷害的嚴重程度可以降低。使用協同機器人應該可以幫助你讓自動化任務實現理想的性能等級（PLR）。

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