2017-06-20 16:25:59

人- 機協作(HRC)指的是人和自動化機器共享工作空間並同時進行作業的工作場景。由於受工業4.0驅動,這種模型可以實現高度靈活的工作過程、最高的工廠可用率和生產力以及經濟效率。但是有一個前提條件,就是必須采用與具體應用相適應的安全技術。










人-機交互:空間和時間問題

在提出工業4.0之前很長時間內,工業自動化領域就開始關注人和機器之間的交互。到目前為止,主要提出了兩種交互場景–共存與合作–覆蓋了90%的人機交互情況。在這裏,空間和時間都是非常重要的交互參數。




共存:人和機器在交互期間同時處於相鄰區域。




合作:人和機器共享同一個工作區域,但是各自在不同的時間開展工作。










在工業4.0框架下,第三種交互形式越來越受到人們關注:人和機器人之間的協作,他們會同時處於同一個工作空間。在協作場景下,具有安全運動學特性的標準工業機器人不再能提供足夠的安全性,必須使用協作型機器人。

在這種情況下,必須根據實際的風險等級,對機器人的力度、速度和運動路徑進行監控和限製。在必要的時候,機器人需要停止或關閉。因此,人與機器人之間的距離就成了決定性的安全參數。




風險評估始終排在第一位 – 即使使用coboter(協作型機器人)也不例外

每一個人-機協作場景都不相同,即使所使用的機器人是專為與人之間的此類協作而開發的,也必須對每個HRC單獨進行風險評估,此類協作型機器人從最初設計時就要確保多種本質安全特性。

與此同時,協作空間必須滿足基本要求,比如與存在擠壓或受困危險的臨近可訪問區域之間的最小距離要求。HRC應用的功能安全標準是以許多通用標準為基礎的,比如IEC 61508、IEC 62061和ISO 13849-1/-2等標準。此外,還要考慮ISO 10218-1/-2工業機器人安全標準和ISO/TS 15066協作型機器人設計標準。










機器人係統開發商和集成商不僅要仔細檢查功能性,確保滿足機器人製造商在設計方麵所采取防範措施的標準要求,還要將所有殘留危險和風險都考慮在內。因此,必須按照ISO 12100標準對機器人係統進行風險評估,以確定降低風險所需要的安全措施(比如安全光幕或安全激光掃描儀等)。




安全導向的協作型機器人係統運行模式

根據ISO/TS 15066技術標準,共有四種不同的協作運行模式:




安全監控停機:

讓機器人停止,以與人進行交互。




人工引導:

以人工方式引導機器人在合適的低速度下運行,從而確保HRC安全。




功率和力度限製:

通過減小機器人的功率、力度和速度來實現必要的安全性,比如使用安全相關控製係統的限製功能,或者帶有生物機械負荷限製功能的本質安全型機器人設計,都能確保不會出現危險或傷害。無論人和機器人之間發生有意還是無意的物理接觸,上述安全特性都能得到保證。




速度和距離監控:

一種高度靈活的工作模式。通過對機器人的速度和運動路徑進行監控,主動適應受保護協作空間內操作員的工作速度。安全距離會被全程監控,並且在必要時會讓機器人減速或停止,或者改變其運動路徑。當操作員和機器之間的距離再次增加到容許最小距離以上時,機器人會恢複正常速度和運動路徑。這樣可以及時地恢複機器人的生產力。










HRC功能安全:一站式提供專業技能、豐富產品和實施支持

在ISO/TS 15066標準提出的四種協作模式中,“速度和距離監控”在HRC應用方麵具有最大的發展潛力。因此,我們既不能忽略目前仍是主流的共存和合作式交互模式,也要清楚安全導向的傳感器和控製技術在確保順暢的人-機協作方麵麵臨著新的挑戰。










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