机器人

确保协作机器人成功的三种方法

封面故事:合作机器人为制造商提供了很多潜力,但如果公司在教育,评估和整体设计方面勤奋,他们只会成功。

凯莉查​​尔克斯 2021年8月3日
提供:应用制造技术

学习目标

  • 选择合作机器人开始询问公司希望机器人做些什么并询问它的能力。
  • 了解协作机器人安全标准和一般机器人安全标准至关重要。
  • 协作机器人设计从机器人开始,但它必须包括人类互动,因为它们设计为一起工作./li>

协作机器人,通常被称为合作机器人,是专门设计用于在工作空间与人类进行身体互动的机器人设备。传统的工业机器人需要使用安全防护和其他设备来保护工作中的人类。

合作机器人在传统和非传统市场越来越受欢迎,并可能面临一系列独特的挑战。虽然使用合作机器人与传统机器人非常相似,但实施的初始阶段将决定系统的成功程度。

在成功应用协作机器人的成功应用中有三个阶段:教育,评估和设计。

合作机器人教育

具有任何新型技术的第一阶段是教育。这个设备如何工作?它的能力和限制是什么?这会影响我们对安全的理解吗?

Cobots在机器人领域的独特位置是由于它们的内部设计,包括力传感技术。机器人设计成在检测到超出阈值的外力以防止伤害时停止。机器人运动中允许的速度和扭矩仅限于消除与人类运营商的不安全接触。许多Cobot模型允许对这些设置进行可编程控制,以便可以调整限制级别到系统的需求。但是,这意味着必须根据自动化系统和Cobot技术的适当安全要求教育这些技术的那些。

传统机器人的许多安全策略都是围绕着机器人自动化与人的分离进行的。这包括围栏之类的保护措施,以限制人类进入机器人操作区域。在人类和机器人可以操作的共享工作空间中,通常会使用光屏和地板扫描仪等监控设备。为了解决这些不同的情况,自动化和人类之间需要的操作距离也有许多标准。

图1:合作机器人在机器人领域的独特地位是由于它们的内部设计包括力感技术。提供:应用制造技术

图1:合作机器人在机器人领域的独特地位是由于它们的内部设计包括力感技术。提供:应用制造技术

实施协作技术的最重要步骤之一是指定安全的权威。当意图适用于人类和机器人在一起时,它需要转变。指导方针继续发展,有一个指定的冠军,迄今为止是行业标准和最佳实践的指定冠军至关重要。这些规定包括普通机器人系统安全和RIA R15.806-2016的ANSI / RIA R15.06-2012,其更具体地解决了协作机器人技术。技术报告RIA TR15.806-2018提供了在设计协作工作空间时可能需要的测试的额外指导。

合作机器人评估和规划

使用这种类型的协作机器人的最常见的误解之一是使系统能够为人类安全。实际上,电力和力量限制特征仅适用于机器人本身。它们不考虑任何其他潜在的危险,包括安装在初级机器人身体上的其他部件,如扶手件(eoat)。

实施协作技术的第二阶段是正确评估系统安全性。安全风险评估是基于任务的对系统潜在危害的审查。根据严重性和频率等特征评估危险,然后审查了通过设计减轻风险的能力。这是一个正在进行的过程,应该在系统预设计中启动并继续通过构建。在这种类型的迭代程序之后,将确保在设计期间满足安全考虑因素,而不是作为事后的经文。

这个阶段的一个关键部分是考虑哪些任务将由自动化执行。一般的经验法则是让人类做自己最擅长的事。这通常包括涉及关键决策、高灵敏度/感知、技术知识和非常规操作的任务。机器人最适合接管重复性和常规性的工作。编程可以被教导包含决策过程,但当决策输出有限时,这是一种有效的权衡。有了协作机器人,这种任务分配决策被扩展到考虑它将如何影响风险评估。

图2:评估阶段将依靠协作设备和标准知识。任务分配将受到机器人自身能力的影响。提供:应用制造技术

图2:评估阶段将依靠协作设备和标准知识。任务分配将受到机器人自身能力的影响。提供:应用制造技术

评估阶段将依赖于协作设备和标准的知识。任务分配将受到机器人自身能力的影响。功率和力限制装置通过限制有效载荷和速度来控制力。例如,一家机器人制造商生产的合作机器人设备的最大有效载荷从4公斤到35公斤不等。与工业机器人相比,这是一个相对较轻的范围,工业机器人的有效载荷可以超过2000公斤。同样,与传统机器人模型相比,手臂速度受到一个重要因素的限制。这可能会影响设备实现周期时间目标的能力。每个委托给合作机器人的任务都需要根据这些参数进行可行性评估。

协同机器人设计

协作机器人实施的第三个关键阶段是设计。从合作空间的角度来看,我们必须在设计概念中包含人的接触分析。即使使用了合作机器人,这也不仅仅是机器人的问题。所有的工具和设备都需要与风险评估一起考虑。由于人员可能直接接近设备,因此必须对任务进行评估,以确定潜在的挤压和冲击接触危险。

安全标准中有规格阐明了涉及人体不同部位的危害可以接受哪种力量。例如,接触的考虑因素而不是人眼。Cobot编程和设置的灵活性使得有必要了解这些规范以及如何测试它们以确保操作员安全的适当限制。仿真等工具可以帮助识别危险和设计分辨率。

大多数Cobot设备采用圆形轮廓来增加表面积并减小接触情况下的力。类似类型的刻意设计选择需要反映在将成为工作区的一部分的其他工具和设备中。这可能涉及使用特殊封面来防止不必要地访问可能对附近工人造成危害的组件。需要维护任务时,可以删除盖子以进行访问。

图3:大多数Cobot设备采用圆形轮廓来增加表面积,并减少接触情况下的力。提供:应用制造技术

图3:大多数Cobot设备采用圆形轮廓来增加表面积,并减少接触情况下的力。提供:应用制造技术

有时,有些任务造成由于过程的性质而无法解决的危险。例如,将部件紧固到组件所需的力可以超出规格限制。另一种选择是使用辅助设备来控制在该特定操作期间对受控空间的人类访问。这可能涉及像光屏一样的组件,该组件将监视人类对设备周围的区域的人。系统的设计应在插入任务的危险期间提供安全控制,但否则允许人员和机器人之间的合作过程。

Cobots正在为制造和自动化公司提供独特的机会。然而,缺乏关于如何接近协作技术的理解往往使过程更​​加困难。处理像标准机器人这样的COBOTS将限制它们可以带来的值。忽略协作工作空间所需的安全考虑因素将在构建过程中产生不必要的挑战。实现该价值的关键是从一开始就使用协作技术设计工作区。

凯莉查​​尔克斯是高级项目经理应用制造技术CFE Media的内容合作伙伴。由Chris Vavra编辑,网页内容经理,控制工程,CFE媒体和技术,cvavra@cfemedia.com.

更多答案

关键词:合作机器人,cobots

考虑一下这一点

你是如何有什么在你们的设施中应用了协作机器人,结果如何?


凯莉查​​尔克斯
作者生物:Kelly Chalmers是应用制造技术的高级项目经理。