הבטחת בטיחות בעת שימוש ברובוטים תעשייתיים

הרובוט התעשייתי נתון לסכנה מוגברת. המקרה הראשון של מוות אנושי מפעולות רובוט נרשם במפעל יפני. טכנאי השירות, שהיה באזור העבודה, פתר תקלות בנתב כשהרובוט כבוי וחיבר את הרובוט למכונה. המניפולטור, שנע במהירות של כ-1 מ' לשנייה, לחץ על הרגולטור ומחץ אותו.

בממוצע, יש תאונה אחת לכל 100 רובוטים תעשייתיים בשנה. כ-3 מצבים טראומטיים מתרחשים במהלך 14 ימי פעילות של מתחם טכנולוגי רובוטי.

הגורמים העיקריים לפציעות במהלך עבודת רובוטים הם:

• פעולות בלתי צפויות של הרובוט בתהליך הכשרתו ועבודתו;
• שגיאות בתיקון והתקנה של רובוטים;
• נוכחות המפעיל באזור העבודה במהלך הפעולה האוטומטית של הרובוט;
• הצבת לוח הבקרה באזור העבודה של הרובוט;
• תקלה או כיבוי של התקני הגנה.

רוב הפציעות נגרמות מתקלות במכשירי הבקרה ושגיאות תכנות.

בסיפור הקצר "הנווד" (1942) ניסח סופר המדע הבדיוני האמריקאי אייזיק אסימוב שלושה חוקים לבטיחות הרובוטיקה:

• אסור שהרובוט יפגע באדם על ידי מעשיו או מחדליו;
• הרובוט חייב לציית לפקודות שניתן לו על ידי האדם, למעט כאשר הפקודות הללו סותרות את החוק הראשון;
• הרובוט חייב לדאוג לבטיחותו אם הוא אינו סותר את החוק הראשון והשני.

קיימות שלוש אפשרויות למגע ישיר בין המפעיל לרובוט שיכולות להתקיים במהלך תכנות (הוראה) ותפעול הרובוט: עבודה ישירה עם הרובוט, וכן במהלך תיקונו ותחזוקתו.

האמצעי העיקרי להבטחת הבטיחות הוא מניעת הופעה בו-זמנית של אדם וחלקים נעים של הרובוט בנקודה אחת באזור העבודה של הרובוט. אמצעי מיגון חייבים לעצור את תנועתם של אלמנטים רובוטיים באותם אזורים של אזור העבודה שבהם האדם נמצא. אם המתח נכבה פתאום, תנועת הקישורים של הרובוט צריכה להיפסק.

אזור העבודה הוא החלל בו ניתן למקם את גוף העבודה של המניפולטור או הרובוט. זה תלוי בממדים של הקישורים, בתנועות שלהם ובתוכנית הקינמטית של המניפולטור. אזור העבודה מוגדר בתיאור המניפולטור.

שלוש רמות של אזורי הגנה מוגדרות לרוב:

• זיהוי נוכחות של עובד בגבול אזור העבודה של התחנה הרובוטית;
• זיהוי נוכחות של אדם באזור הכיסוי של התחנה מחוץ ובטווח התנועה של הרובוט;
• מגע ישיר עם הרובוט או קרוב לידו.

בנתיב הרובוט התלוי, יש להתקין רשתות כדי להגן על אנשים וציוד מנפילה פתאומית של החפצים המובלים. התקני ניטור ביצוע תוכניות שולטים בהתרחשות של קישורי רובוט בנקודות ספציפיות באזור העבודה. הם יכולים להיות מתגי נתיב המופעלים כאשר קישור עובר דרך נקודה.

המכשירים לשליטה באינטראקציה של הרובוט עם הסביבה מכבים את כונני הקישור כאשר ההתנגדות לתנועה גדלה, למשל כאשר אחד הקישורים נוגע במכשול. חיישני מומנט או חיישני מישוש משמשים למדידת העומס.

גידור אזור העבודה מתבצע בעזרת גדרות רשת ומחסומי אור. גדרות רשת משמשות לרוב כדי למנוע מאנשים להיכנס לאזור העבודה.

עם זאת, לא תמיד ניתן לגדר לחלוטין את השטח עם הרובוט. אם משתמשים למשל במסועים קולטים, כלומר במשטחים שאינם מגודרים, דרכם יכולים להיכנס לאזור העבודה אנשים לא מורשים. אזורים כאלה מוגנים על ידי מחסומים אופטיים (אור).

מחסום האור הוא מעמד לפולטות אור ומעמד לפוטו-גלאי אם כל מקלט צילום מקבל אור מפולט האור המתאים, אז המתחם הרובוטי עובד. נוכחות של עצם בין תושבת פולט האור לבין תושבת הפוטו-גלאי תגרום לקרן האור לחצות, מה שיגרום לכיבוי הציוד.

מספר מחסומי אור משמשים כדי לסגור את המתחם הרובוטי מכל הצדדים.

גידור אזור העבודה עם מחסומי אור: 1 - ציוד טכנולוגי, 2 - רובוט, 3 - פולט אור, 4 - גלאי צילום

אזורי הכניסה לפינת העבודה מאובטחים במנעולים חשמליים יחד עם מערכת נעילה ופתיחת נעילה אוטומטית. באופן זה, התריס משתחרר רק כאשר הרובוט מושבת, לחצני בטיחות נוספים באזור העבודה יכולים להגן על אדם מפני הפעלה בלתי מבוקרת של הרובוט על ידי אנשים לא מורשים.

מערכת האבטחה מתווספת לרוב על ידי שימוש בנורות אזהרה ובסירנות, והרובוט עצמו וחלקיו הנעים בצבעים עזים.

הגנה נוספת היא שימוש במכשירים המזהים נוכחות של אדם באזור העבודה של הרובוט.

מערכות שונות לזיהוי נוכחות אנושיות נמצאות כיום בשימוש. למשל, זה יכול להיות: זיהוי קרינת מיקרוגל (באמצעות אפקט דופלר), זיהוי קרינת אינפרא אדום פסיבית ואקטיבית, מערכות ראייה, שינויים בקיבול, לחץ, שימוש באולטרסאונד וכו'.

כדי להבטיח בטיחות בעת שימוש ברובוטים תעשייתיים, מקומות עבודה משתמשים בהיררכיה של עבודה ולכן אחריות שונה. כל הפעילויות דורשות הכשרה מתאימה. שלושה סוגי עובדים מואצים לעבוד עם הרובוט: מפעילים, מתכנתים ומהנדסי תחזוקה, שלכל אחד משימות וסמכויות שונות.

המפעיל יכול להפעיל ולכבות את בקר הרובוט ולהפעיל את הרובוט מלוח ההפעלה. חל איסור מוחלט להיכנס לאזור העבודה של הרובוט. פעילות זו מיועדת למתכנתים ומהנדסי שירות בעלי הכשרה מתאימה.בנוסף, המתכנת והמהנדס אחראים על ניהול ותכנות רובוטים, הפעלה ותחזוקה.