使用工业机器人时确保安全
工业机器人面临更高的危险。日本一家工厂记录了第一起因机器人行为导致人类死亡的案例。在工作区的服务技术人员在机器人关闭的情况下对路由器进行故障排除,并将机器人连接到机器。机械手以约 1 米/秒的速度移动,压住调节器并将其压碎。
平均每年每 100 台工业机器人发生一次事故。在机器人技术综合体运行的 14 天内,大约发生了 3 次创伤情况。
机器人工作过程中受伤的主要原因有:
- 机器人在训练和工作过程中的意外动作;
- 机器人维修和设置错误;
- 在机器人自动运行期间,操作员在工作区域;
- 将控制面板放置在机器人的工作区域;
- 保护装置的故障或关闭。
在短篇小说《流浪汉》(1942)中,美国科幻作家艾萨克·阿西莫夫为机器人技术的安全制定了三项法则:
- 机器人不得通过其作为或不作为伤害人;
- 机器人必须服从人给它的命令,除非这些命令与第一定律相抵触;
- 如果不违反第一和第二定律,机器人必须注意自己的安全。
在编程(教学)和机器人操作期间,操作员和机器人之间的直接接触有三种可能性:直接与机器人一起工作,以及在其维修和保养期间。
确保安全的主要手段是防止在机器人工作区域内的某一点同时出现人和机器人的运动部件。保护装置必须阻止机器人元件在人员所在的工作区域的那些区域中移动。如果电源突然断电,机器人连杆的运动应该停止。
工作区是指机械手或机器人的工作体能够所在的空间。这取决于连杆的尺寸、它们的运动和操纵器的运动学方案。工作区域在操纵器描述中设置。
最常定义三级保护区:
- 检测机器人站工作区域边界处是否有员工;
- 在机器人移动范围外和移动范围内检测车站覆盖区域内是否有人;
- 直接接触机器人或靠近机器人的手。
在悬挂机器人的路径上,必须安装网,以保护人员和设备免受运输物体突然坠落的伤害。程序执行监控设备控制机器人链接在工作区特定点的发生。它们可以是当链接通过一个点时触发的路径开关。
当运动阻力增加时,例如,当其中一个连杆接触到障碍物时,用于控制机器人与环境交互的设备将关闭连杆驱动器。扭矩传感器或触觉传感器用于测量负载。
工作区域的围栏是在网状围栏和光栅的帮助下进行的。网状围栏最常用于防止人员进入工作区域。
但是,并不总是可以用机器人完全隔离该区域。例如,如果使用接收传送带,即没有围栏的表面,未经授权的人员可以通过它进入工作区域。这些区域受到光学(光)屏障的保护。
挡光板是光发射器的支架和光电探测器的支架。如果每个光接收器都接收到来自相应光发射器的光,那么机器人复合体就会工作。光发射器安装座和光电探测器安装座之间存在物体会导致光束交叉,从而导致设备关闭。
几个光栅被用来从四面八方包围机器人综合体。
用光栅围住工作区域:1 — 技术设备,2 — 机器人,3 — 光发射器,4 — 光电探测器
工作区的入口区域使用电子锁以及自动锁定和解锁系统进行保护。这样,只有当机器人被禁用时,快门才会被释放。工作区域中的额外安全按钮可以防止人员被未经授权的人不受控制地激活机器人。
安全系统通常辅以警示灯和警报器的使用,机器人本身及其运动部件的颜色也很鲜艳。
额外的保护是使用检测机器人工作区域中是否有人的设备。
目前正在使用各种人体存在检测系统。例如,它可以是:微波辐射检测(利用多普勒效应)、被动和主动红外辐射检测、视觉系统、电容变化、压力、超声波的使用等。
为确保使用工业机器人时的安全,工作场所采用工作等级制度,因此职责不同。所有活动都需要适当的培训。三种类型的员工被委派与机器人一起工作:操作员、程序员和维护工程师,每个人都有不同的任务和权力。
操作员可以打开和关闭机器人控制器,并从操作面板启动机器人。严禁进入机器人工作区域。本活动面向接受过适当培训的程序员和服务工程师。此外,程序员和工程师负责机器人管理和编程、调试和维护。