Kapitel 3.9
Robotsäkerhet
Lär dig mer om lämpliga säkerhetskoncept för din robotapplikation - från ”burar” till ”cobotar”.
Robotar ger en stor flexibilitet och är mycket effektiva automatiseringslösningar, men tyvärr kan de även vara farliga.
Särskilt stora och snabba robotar kan orsaka allvarliga skador, framför allt i form av krossning och slag. Av denna anledning har säkerheten vid robottillämpningar standardiserats internationellt.
Nedan följer några viktiga säkerhetsregler.
Robotsäkerhet vilar på tre pelare:
- Förhindra tillträde för personer
- Begränsa robotens rörelseutrymme
- Utforma en direkt kontakt säkert
Den sistnämnda pelaren är relativt ny. Ofta pratar man i detta sammanhang om ”samverkande robotar”. Med andra ord, en robot som har konstruerats för en direkt samverkan med människor i ett gemensamt eller överlappande arbetsområde. Först måste utrymmet och typ av samverkan mellan människa och robot planeras. Därefter identifieras riskerna som kan uppstå varefter lämpliga skyddsåtgärder vidtas.
Vad är en ”samverkande robot”?
Den mest avancerade säkerhetsåtgärden inom robottekniken är den så kallade ”samverkande roboten” som ibland kallas för ”cobot”.
En samverkande robot arbetar med begränsad kraft och hastighet. Människor som stöter på en samarbetande robot i rörelse kommer inte att skadas, även om de kan känna viss smärta. År av omfattande tester har resulterat i en lista över kraft-, hastighets- och energigränser som människor kan uthärda när de utsätts för fysisk kontakt med maskinelement (se ISO TS 15066).
Kollaborativa robotar som rör sig inom dessa gränser kan anses vara säkra för människa-robot-interaktion. Det betyder dock inte att sådana tillämpningar automatiskt är säkra. Hela sammanhanget med roboten och det verktyg som roboten hanterar (slutverktyget) måste övervägas noggrant.
Exempelvis:
- Tänk dig att du måste arbeta bredvid en robot som hanterar en spruta och en giftig vätska. I ett sådant fall är hastigheten och kraften av mindre betydelse.
Skyddsåtgärder:
I bilden till höger delar en operatör och en robot ett samverkansutrymme som visas i ljusgrått.
- En farlig robot i samverkansutrymmet får inte försättas i rörelse medan en person är närvarande.
- Beroende på personens avstånd och rörelsehastighet ska roboten bromsas ned och stanna medan personen närmar sig.
Syddsstaket:
- Syddsstaket behövs både nu och i framtiden, för en samverkan mellan människa och robot!
- I dessa applikationer övertar skyddsstaketet till och med en ny roll: Det används till att avgränsa samverkansutrymmet från konventionella arbetsplatser och passager.
Industriell robotsäkerhet
Robotsäkerheten bygger till stor del på slutna ”celler” med stängsel och dörrar. Men i många tillämpningar behövs övervakningssystem som komplement eller som till och med kan ersätta robotens ”bur”.
Avancerade detekteringssystem:
- I många robotceller används en kombination av säkerhetsstängsel med dörrar, ljusbarriärer och avståndsskannrar.
Se upp för personer som befinner sig i riskzonen bakom detekteringsanordningarna. Om detta är möjligt kan ytterligare säkerhetsåtgärder behövas.
- Den mest avancerade formen av detekteringssystem är en 3D-kamera. Den måste installeras på tillräcklig höjd över arbetsytan för att säkerställa att den ”ser” alla områden där personer kan röra sig.
Skyddsstaket kan därför tillämpas för att definiera ett ”skyddat område” men ska i normalfall inte användas för att bilda ett ”begränsat utrymme”.
Ett staket som träffas av en robot som kör i hög hastighet kommer bli deformerat även om det rör sig om ett mycket stabilt staket. Detta kan utgöra en risk. Dessutom finns det risk att personer sticker in fingrarna genom gallret. Av denna anledning krävs ett 120 till 200 mm stort minimiavstånd mellan skyddsgallrets yttersida och det begränsade utrymmet
I stället för att enbart söka efter ett förmodat ”robotsäkert” skyddsstaket, bör man hellre välja lämpliga begränsningsanordningar, exempelvis:
- En säkerhetsrelaterad programstyrning för robotens rörelser (ska åtminstone uppnå PL = d enligt EN ISO 13849-1)
- Begränsningsanslag (anslagsblock och -stift)
- Yttre begränsningsanordningar (mekaniska gränslägesbrytare eller lägeskopplare)
Skyddsstaket har till uppgift att hålla personer utanför och inte att hålla tillbaka roboten.
”Robotsäkert” staket – skyddskoncept eller missförstånd?
Många frågar efter ”robotsäkra” stängsel eller hänvisar till testresultat från stängseltillverkare som visar på ett slagmotstånd på 2000 joule eller mer.
Men ärligt talat: frågan i sig avslöjar en missuppfattning om robotsäkerhet. Standarder för robotsäkerhet kräver att robotens rörelse begränsas på andra sätt än genom stängsel eller andra skyddsåtgärder.
En robots rörelseomfång beror på dess storlek. Ofta är detta ”maximala utrymme” mycket större än vad som behövs för den aktuella operationen. Eftersom systemkonstruktörerna vill använda så lite golvyta som möjligt programmeras roboten att hålla sig inom ett mycket mindre ”begränsat utrymme”. Sedan används staket, ljusgårdar och avståndsskannrar för att definiera ett ”skyddat utrymme” runt det begränsade utrymmet som personer inte får beträda.
Det behövs dock praktiskt taget alltid ett säkerhetsavstånd mellan det begränsade utrymmet och det skyddade utrymmet. Varför detta? För att roboten behöver tid för att sakta ner och stanna när en person som kommer in i det skyddade utrymmet upptäcks (av en ljusbarriär, skanner, kamera eller dörrbrytare).
Håll människor borta från riskzonen