Robotinnovationens maskinrum: Sikkerhed for kollaborative robotter

Vi fortsætter videoserien, hvor du får et indblik i robotinnovationens maskinrum hos Teknologisk Institut. Denne gang handler det om, hvordan man kan gøre robotterne mere sikre for mennesker at omgås og samtidig gøre robotterne bedre til deres arbejde.

I ovenstående video demonstrerer projektleder Thomas Madsen Almdal fra Teknologisk Institut bl.a., hvorfor test og analyse af kollision mellem menneske og robot er vigtigt at overveje for virksomheder med kollaborative robotter i produktion.

FEM TIPS TIL IMPLEMENTERING AF SIKRE, KOLLABORATIVE ROBOTTER

Mennesker og robotter interagerer og deler i højere grad det samme arbejdsrum i produktionsprocesser. En del af forklaringen ligger i et stigende antal fleksible, kollaborative robotter, der er udviklet til at arbejde side om side med de menneskelige kollegaer.

Det betyder også, at medarbejderne ikke længere er sikret ved, at robotten er afspærret, men i stedet er sikret ved, at robotterne har sensorer til at overvåge de kræfter og momenter, robotten leverer.

Ifølge projektleder Thomas Madsen Almdal fra Teknologisk Institut er det vigtigt, at virksomheder og robotintegratorer altid overvejer de sikkerhedsmæssige hensyn, der er, når kollaborative robotter skal implementeres.

Han giver her fem gode tips, til hvad der skal overvejes, når man implementerer kollaborative robotter.

1. Find smertegrænsen

Når virksomhederne skal implementere kollaborative robotter, er det vigtigt, at de fra case til case vurderer, hvilke grænseværdier for kontakt, de kan acceptere.

Som det er lige nu, eksisterer der ikke internationale standarder for, hvor meget kollisionskontakt en robot må have med et menneske, da robotter tidligere har været afskærmede af sikkerhedshensyn. Der er derfor ingen gældende retningslinjer for, hvorvidt det er tilladt, at robotten kan påføre en mild skade på huden, fx en let hævelse eller et blåt mærke.

I februar 2016 blev den tekniske specifikation ISO/TS 15066 for kollaborative robotter frigivet, hvor der bl.a. var et appendiks med specifikke grænseværdier for kraft- og trykpåvirkninger mellem robot og mennesker blev specificeret. Baggrunden for disse værdier er et tysk forskningsprojekt, hvor der blev undersøgt, hvilken trykpåvirkning der skal til for, at forsøgspersonerne begynder at føle smerte. 75 percentilen af disse værdier, samt et desktop-study på kraftpåvirkninger, danner de vejledende grænseværdier.

2. Verificér kontaktniveauer gennem tests

Når niveauerne er fastlagt, bør virksomheder sikre sig, at kontaktsituationerne rent faktisk ikke overstiger de grænser, der er blevet besluttet.

Det kan bl.a. gøre ved at teste sin robotcelle med udstyr, der kan måle kraft og tryk. Ved at måle robotcellens kraftpåvirkning i forskellige scenarier kan resultaterne sammenholdes de værdier for smertegrænser, man har fastlagt.

Hvis robottens kraftpåvirkning er højere, end hvad man accepterer, kan man lave ændringer på fx robottens hastighed eller ændre på robottens konstruktion eller værktøj.

3. Design for safety

Når der skal konstrueres værktøjer, gribere mv. til robotterne, er det vigtigt, at menneske-/robotkontaktsituationerne er tænkt ind allerede fra starten.

Når robotten rammer et menneske, er det vigtigt, at trykket bliver spredt ud over så stort et areal, som er praktisk muligt. Det gør, at konsekvensen af en kollisionen bliver reduceret.

Helt konkret betyder det, at man skal tænke over, hvordan man designer sin konstruktion fra starten. Man kan fx. lave runde kanter og hjørner, anvende bløde materialer, deformationszoner og bruge intelligent baneplanlægning.

4. Optimér processen

Virksomheder med især kollaborative robotter kan have den udfordring, at de - af hensyn til medarbejdernes sikkerhed og ufuldstændig viden omkring kraft og trykpåvirkninger i kontaktsituationer - har indstillet robotten til at køre alt for langsomt.

Gennem gentagne test under opbygning og integrationsfase kan robottens hastighed tilpasses de fastlagte grænseværdier for kontakt, og dermed kan virksomhederne optimere robottens ydeevne uden at gå på kompromis med sikkerheden.

5. Robotter med flere formål

Fleksible robotter, der kan flyttes og skifte mellem flere forskellige processer, bør få testet og analyseret deres sikkerhed for hver proces. Dvs. hver gang robotten flyttes, skifter emne, værktøj, griber eller får ny bevægelsesmønster.

I princippet kan der være tale om, at robotcellen skal CE-mærkes på ny, hver gang den ændres eller flyttes, såfremt anvendelsen falder uden for det oprindeligt tiltænkte formål.

Det er altså vigtigt, at den fleksible robot skal vurderes i den helhed, den indgår i, og altid har et passende sikkerhedsniveau i forhold til det, den bliver brugt til.

Tag stilling

I en erkendelse af at de kollaborative robotter skaber situationer, hvor der er kontakt mellem mennesker og robotter, så er det afgørende, at virksomhederne tager stilling til, hvor meget kontakt, der må være.

Altså; hvor ”ondt” må det gøre på operatørerne ud fra en vurdering af bl.a. hvor hyppigt kollision vil ske, hvor tæt robot og operatør arbejder sammen, håndterer de samme emner, hvilket redskab anvender robotten osv.

På baggrund af disse værdier, bør man teste sin kollaborative robot og verificere, at de faktiske værdier ligger inden for de grænser, man har fastlagt.

Læs mere om Teknologisk Instituts arbejde med robotsikkerhed her