Ohutuse tagamine tööstusrobotite kasutamisel

Tööstusrobot on kõrgendatud ohu all. Jaapani tehases registreeriti esimene roboti tegevuse tagajärjel hukkunud inimsurma juhtum. Tööpiirkonnas viibinud hooldustehnik tegi väljalülitatud robotiga ruuteri tõrkeotsingu ja ühendas roboti masinaga. Manipulaator, liikudes kiirusega umbes 1 m / s, vajutas regulaatorit ja purustas selle.

Aastas juhtub keskmiselt üks õnnetus 100 tööstusroboti kohta. Robottehnoloogilise kompleksi 14 tööpäeva jooksul esineb ligikaudu 3 traumaatilist olukorda.

Peamised vigastuste põhjused robotite töö ajal on:

• roboti ootamatud tegevused treeningu ja töö käigus;
• vead roboti parandamisel ja seadistamisel;
• operaatori viibimine tööpiirkonnas roboti automaatse töötamise ajal;
• juhtpaneeli paigutamine roboti tööalasse;
• kaitseseadmete talitlushäire või seiskamine.

Enamik vigastusi on põhjustatud juhtseadmete talitlushäiretest ja programmeerimisvigadest.

Ameerika ulmekirjanik Isaac Asimov sõnastas novellis "The Tramp" (1942) kolm robootika ohutuse seadust:

• robot ei tohi oma tegevuse või tegevusetusega inimest kahjustada;
• robot peab täitma inimese antud käsklusi, välja arvatud juhul, kui need käsud on vastuolus esimese seadusega;
• robot peab hoolitsema oma ohutuse eest, kui see ei ole vastuolus esimese ja teise seadusega.

Operaatori ja roboti vaheliseks otsekontaktiks, mis võivad toimuda programmeerimisel (õpetamisel) ja roboti töötamisel, on kolm võimalust: otsene töö robotiga, samuti selle remondi ja hoolduse ajal.

Peamine ohutuse tagamise vahend on vältida inimese ja roboti liikuvate osade samaaegset ilmumist ühte punkti roboti tööpiirkonnas. Kaitseseadmed peavad peatama robotelementide liikumise nendes tööpiirkonna piirkondades, kus inimene asub. Kui vool ootamatult katkeb, peaks roboti lülide liikumine peatuma.

Tööala on ruum, kus saab paikneda manipulaatori või roboti töökeha. See sõltub lülide mõõtmetest, nende liikumisest ja manipulaatori kinemaatilisest skeemist. Tööpiirkond on määratud manipulaatori kirjelduses.

Kõige sagedamini määratletakse kolm kaitsevööndi taset:

• töötaja kohaloleku tuvastamine robotijaama tööpiirkonna piiril;
• inimese viibimise tuvastamine jaama levialas väljaspool ja roboti liikumisulatuses;
• otsest kontakti robotiga või selle käe lähedal.

Rippuva roboti teele tuleb paigaldada võrgud, mis kaitsevad inimesi ja seadmeid transporditavate esemete järsu kukkumise eest. Programmi täitmist jälgivad seadmed kontrollivad roboti linkide esinemist konkreetsetes tööpiirkonna punktides. Need võivad olla teelülitid, mis käivituvad, kui link läbib punkti.

Roboti keskkonnaga suhtlemist kontrollivad seadmed lülitavad lingiajamid välja, kui liikumistakistus suureneb, näiteks kui üks lülidest puudutab takistust. Koormuse mõõtmiseks kasutatakse pöördemomendi andureid või puuteandureid.

Tööala tarastamine toimub võrkpiirete ja valgustõkete abil. Inimeste tööpiirkonda sisenemise takistamiseks kasutatakse kõige sagedamini võrkpiirdeid.

Alati ei ole aga võimalik ala robotiga täielikult tarastada. Kui kasutatakse näiteks vastuvõtukonveiereid ehk aiaga piiramata pindu, mille kaudu pääsevad tööalale kõrvalised isikud. Sellised alad on kaitstud optiliste (valgus)tõketega.

Valgusbarjäär on valguskiirgurite ja fotodetektorite alus.Kui iga fotovastuvõtja saab valgust vastavalt valguskiirgurilt, siis robotkompleks töötab. Objekti olemasolu valguskiirguri aluse ja fotodetektori kinnituse vahel põhjustab valgusvihu ristumise, mis põhjustab seadme väljalülitumise.

Robootikakompleksi igast küljest piiramiseks kasutatakse mitmeid valgustõkkeid.

Tööala piiramine valgustõketega: 1 — tehnoloogilised seadmed, 2 — robot, 3 — valguskiirgur, 4 — fotodetektor

Tööala sissepääsualad on kindlustatud elektrilukkudega koos automaatse lukustus- ja avamissüsteemiga. Sel viisil vabastatakse katik ainult siis, kui robot on välja lülitatud.Täiendavad turvanupud tööpiirkonnas võivad kaitsta inimest roboti kontrollimatu aktiveerimise eest volitamata isikute poolt.

Tavaliselt lisandub turvasüsteemile hoiatustulede ja sireenide kasutamine ning robot ise ja selle liikuvad osad on erksavärvilised.

Lisakaitseks on seadmete kasutamine, mis tuvastavad inimese viibimise roboti tööpiirkonnas.

Praegu on kasutusel erinevad inimeste kohaloleku tuvastamise süsteemid. Näiteks võib see olla: mikrolainekiirguse tuvastamine (kasutades Doppleri efekti), passiivse ja aktiivse infrapunakiirguse tuvastamine, nägemissüsteemid, mahtuvuse, rõhu muutused, ultraheli kasutamine jne.

Tööstusrobotite kasutamisel ohutuse tagamiseks kasutatakse töökohtadel töö hierarhiat ja sellest tulenevalt ka erinevaid kohustusi. Kõik tegevused nõuavad vastavat koolitust. Robotiga töötamiseks on delegeeritud kolme tüüpi töötajaid: operaatorid, programmeerijad ja hooldusinsenerid, kellel kõigil on erinevad ülesanded ja volitused.

Operaator saab roboti kontrollerit sisse ja välja lülitada ning robotit käivitada juhtpaneelilt. Roboti tööpiirkonda sisenemine on rangelt keelatud. See tegevus on mõeldud vastava ettevalmistusega programmeerijatele ja teenindusinseneridele.Lisaks vastutavad programmeerija ja insener roboti juhtimise ja programmeerimise, kasutuselevõtu ja hoolduse eest.