Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике  
ElectricalSchool.info - большой образовательный проект на тему электричества и его использования. С помощью нашего сайта вы не только поймете, но и полюбите электротехнику, электронику и автоматику!
Электрические и магнитные явления в природе, науке и технике. Современная электроэнергетика, устройство электрических приборов, аппаратов и установок, промышленное электрооборудование и системы электроснабжения, электрический привод и многое другое.
 
Школа для электрика | Электротехника | Электроника | Автоматизация | Робототехника | Возобновляемая энергетика | Контакты



 

База знаний | Избранные статьи | Эксплуатация электрооборудования | Электроснабжение
Электрические аппараты | Электрические машины | Электропривод | Электрическое освещение

 Школа для электрика / Автоматизация производственных процессов / Робототехника для начинающих / Мехатроника / Обеспечение безопасности применения промышленных роботов


 Школа для электрика в Telegram

Обеспечение безопасности применения промышленных роботов




Промышленный робот является объектом повышенной опасности. Первый случай гибели человека от действий робота был зарегистрирован на японском заводе. Наладчик, находившийся в рабочей зоне, устранил неисправность фрезерного станка с отключенным роботом и подключил робота к станку. Манипулятор, движущийся со скоростью около 1 м/с, прижал наладчика и раздавил его.

В среднем, на 100 промышленных роботов приходится один несчастный случай в год. В течение 14 дней работы роботизированного технологического комплекса возникает примерно 3 травмоопасные ситуации.

Промышленный робот манипулятор

Основными причинами травматизма при работе роботов являются:

  • неожиданные действия робота в процессе его обучения и работы;
  • ошибки при ремонте и наладке робота;
  • нахождение оператора в рабочей зоне при автоматической работе робота;
  • размещение пульта управления в рабочей зоне робота;
  • неисправность или отключение защитных устройств.

Большинство случаев травматизма обусловлено неисправностями устройства управления и ошибками программирования.

В рассказе «Скиталец» (1942 г.) американский фантаст Айзек Азимов сформулировал три закона безопасности робототехники:

  • робот не должен своим действием или бездействием причинять вред человеку;
  • робот должен повиноваться командам, которые ему дает человек, кроме тех случаев, когда эти команды противоречитпервому закону;
  • робот должен заботиться о своей безопасности, если это не противоречит первому и второму законам.

Есть три возможности для прямого контакта между оператором и роботом, который может иметь место во время программирования (обучения) и работы робота: непостредственно работа с роботом, а также при его ремонте и обслуживании.

Основным средством обеспечения безопасности является предотвращение одновременного появления человека и подвижных элементов робота в одной точке рабочей зоны робота. Устройства защиты должны останавливать движение элементов робота в тех областях рабочей зоны, где находится человек. При внезапном отключении питания движение звеньев робота должно прекращаться.

Рабочая зона - это пространство, в котором может находиться рабочий орган манипулятора или ро­бота. Она зависит от размеров звеньев, их перемещений и кинематической схемы манипулятора. Рабочая зона задается в описании манипулятора.

Чаще всего определяют три уровня защитных зон:

  • обнаружение присутствия сотрудника на границе рабочей зоны роботизированной станции;
  • обнаружение присутствия человека в зоне действия станции вне и в пределах дальности движения робота;
  • прямое контакт с роботом или рядом с его рукой.

Промышленный робот ABB на производстве

Вдоль трассы движения подвесного робота должны устанавливаться сетки, защищающие людей и оборудование от внезапного падения переносимых объектов. Устройства контроля отработки программы контролируют появление звеньев робота в определенных точках рабочей зоны. Ими могут быть путевые переключатели, срабатывающие при прохождении звена через точку.

Устройства контроля взаимодействия робота со средой отключают приводы звеньев при увеличении сопротивления движению, например при касании препятствия одним из звеньев. Для измерения нагрузки применяют силомоментные или тактильные датчики.

Ограждение рабочей зоны осуществляют с помощью сеточных ограждений и световых барьеров. Чаще всего для предотвращения доступа людей в рабочую зону применяют сеточные ограждения. 

Однако полностью отгородить участок с роботом не всегда получается. Если, например, используются приемные конвейеры, то есть поверхности, не огражденные забором, через которые в рабочую зону могут попасть посторонние лица. Такие участки защищают оптическими (световыми) барьерами. 

Световой барьер представляет собой стойку светоизлучателей и стойку фотоприемников. Если каждый фото приемник получает свет от соответствующего светоизлучателя, то роботизированный комплекс работает. Появление объекта между стойкой светоизлучателей и стойкой фотоприемников приводит к пересечению светового луча, вследствие чего оборудование отключается.

Для ограждения роботизированного комплекса со всех сторон применяют несколько световых барьеров.

Ограждение рабочей зоны световыми барьерами

Ограждение рабочей зоны световыми барьерами: 1 - технологическое оборудование, 2 - робот, 3 - светоизлучатель, 4 - фотоприемник

Зоны входа в рабочую зону защищаются электрическими замками вместе с автоматической системой запирания и отпирания. Таким образом, затвор освобождается только тогда, когда робот отключен. Дополнительные кнопки безопасности внутри рабочей зоны могут защитить человека от неконтролируемой активации робота посторонними людьми.

Специализированный промышленный робот

Система безопасности обычно дополняется использованием сигнальных ламп и сирен, а сам робот и его движущиеся части имеют яркие цвета.

Дополнительной защитой является использование устройств, обнаруживающих присутствие человека в рабочей зоне робота.

В настоящее время используются различные системы обнаружения присутствия человека. Например, это может быть: обнаружение микроволнового излучения (с использованием эффекта Доплера), обнаружение пассивного и активного инфракрасного излучения, систем технического зрения, изменения емкости, давления, использование ультразвука и т. д.

В целях обеспечения безопасности применения промышленных роботов на рабочих местах используется иерархия работы и, следовательно, разные обязанности. Все виды деятельности требуют соответствующей подготовки. Для работы с роботом делегированы три типа сотрудников: операторы, программисты и инженеры по техническому обслуживанию, каждый с разными задачами и полномочиями.

Оператор может включать и выключать контроллер робота и запускать робота с панели оператора. Ему категорически запрещается входить в рабочую зону робота. Эта деятельность предназначена для программистов и инженеров по обслуживанию, имеющих соответствующую подготовку. Кроме того, программист и инженер несут ответственность за управление роботом и его программирование, наладку и ремонт.