Mens-robot samenwerking – de toekomst van robotica

Mensen hebben een verdeelde mening over het toekomstperspectief van robots in het publieke domein. Sommige zien robots als humanoïde wezens die jobs stelen, terwijl andere ze net fascinerend vinden en dromen van een toekomst met robots.

Bij KUKA hebben ze een heel duidelijke visie. Robots moeten mensen assisteren en niet andersom. Robots kunnen mensen helpen met hun werk door ergonomisch zwaardere taken over te nemen. De taken die door mensen worden uitgevoerd, dienen bij voorkeur te worden beperkt tot diegene waarvan menselijke vaardigheden zoals het vermogen om te leren, zintuigelijke waarnemingen, creativiteit en improvisatie worden vereist. Robots kunnen deze taken dan aanvullen met kracht, herhalingsnauwkeurigheid, snelheid en kwaliteit.

Voor KUKA betekent een mens-robot samenwerking (MRS) ook verantwoordelijkheid. Mensen moeten altijd de centrale focus zijn, waarbij de robots er zijn om mensen te helpen en nooit om hun in gevaar te brengen. Om hiervoor te zorgen moeten robots voldoen aan de nieuwe veiligheidseisen. Er zijn natuurlijk verschillende manieren om hiermee om te gaan. Bij KUKA maken we een onderscheid tussen veiligheidsfuncties die gebruikt worden om mensen te beschermen wanneer ze samenwerken met een robot en de functies die de robot zelf veilig maken.

Hoe veilig is het gebied rondom de robot? Welke tools gebruikt hij? Dit zijn vragen die ook gesteld moeten worden. KUKA gelooft niet dat de veiligheid van het robotsysteem enkel de verantwoordelijkheid is van de integrator of de gebruikers- hun klanten. KUKA is pas tevreden wanneer de robot veilig is in zijn specifieke applicatie. Hierbij wordt er gekeken hoe dicht de robot bij de mensen moet komen, aangezien bijna alle robots in een MRS applicatie gebruikt kunnen worden. Er zijn in totaal 4 varianten:

  • De robot stopt wanneer de deur van het veiligheidshek geopend wordt. Het enige wat hiervoor nodig is, is een veilige invoer (indien nodig een veiligheidsrelais) dat de robot stopt wanneer er iemand binnenkomt.
  • Als de robot handmatig wordt bediend, is er naast de veilige ingang ook een driepositie aanstuurschakelaar en een veilige snelheidsmeting nodig. In sommige gevallen kan een veilige oriëntatiebewaking ook nodig zijn.
  • Als het gebruik van een veilige sensor (net zo veilig) de locatie van de persoon kan bepalen, kan de robotsnelheid worden verlaagd naargelang de afstand tussen de persoon en robot om er zo voor te zorgen dat de robot altijd stilstaat wanneer de persoon te dicht bij de robot komt. Voor deze variant heeft de robot de veiligheidsfunctie “veilige snelheidsmeting” nodig en een veilige invoer voor de noodstopknop. De basis voor alle huidige MRS robotsystemen is het vermijden van botsingen.
  • De ultieme uitdaging en de echte essentie van mens-robot samenwerken is botsingscontrole (“vermogen en kracht beperking”). Dit houdt in dat de robot in staat is om met de persoon te communiceren – de persoon kan de robot aanraken, begeleiden en er zelfs tegen botsen. Met behulp van functies zoals veilige botsingsdetectie of veilige krachtbewaking moet er dan voor worden gezorgd dat de krachten en druk niet hoger zijn dan de gedefinieerde veilige grenzen in geval van botsing, ongeacht de werksituatie. Kort gesproken, de robot mag de mens niet doet pijn doen.

Zodra de robot applicatie duidelijk is, volgt de vraag of de robot de vereiste veiligheidsfuncties heeft. KUKA implementeert bijvoorbeeld de volgende functies:

  • Veilige botsingsdetectie
  • Veilige kracht monitoring
  • Veilige werkruimtes en beveiligde ruimtes
  • Veilige positiebewaking
  • Veilige snelheidsmeting
  • Veilige ingangen en uitgangen
  • Veilige gereedschapsdetectie
  • Veilig oriëntatiebewaking
  • Veilige toestand omschakeling om te veranderen tussen veiligheidsstrategieën binnen een bepaalde applicatie

KUKA heeft ook deze veiligheidsfuncties gecertificeerd volgens DIN EN ISO 13849 PLd Cat 3 en DIN EN 62061: SIL 2. De veiligheidsfuncties zijn opgebouwd uit een aantal componenten, zoals sensoren, evaluatie-elektronica, communicatiemiddelen en controle. Elk onderdeel draagt bij aan de algemene veiligheidsfunctie en moet op zijn beurt worden gecertificeerd.

De volgende stap is de robot veilig in zijn werkruimte configureren. Zijn de veiligheidsfuncties, zoals botsingsdetectie of krachtbewaking, efficiënt in de werkruimte van de robot? Wat als de meetnauwkeurigheid op bepaalde punten in de werkruimte of op bepaalde onderdelen van de robotstructuur beperkt is of niet bestaat? Wordt de veiligheid nog steeds gewaarborgd?

Vervolgens komt de nauwkeurigheid van de krachtmeting in veilige technologie. Als bijvoorbeeld een krachtgrens van 120 N is ingesteld, is het niet voldoende dat de robot slechts betrouwbaar kan meten met een nauwkeurigheid van 130 N. Als de robot meet met een nauwkeurigheid van 110 N kan hij slechts een kracht uitoefenen van 10 N, wat de toepassingsomvang zou beperken.

De veerkracht van een robot moet ook worden getest. Gevoelige, veilige robots zijn uitgerust met meettechnologie, maar moeten toch robuust zijn. Het is dus belangrijk om te weten hoeveel een robot kan verdragen en hoe dit is getest – zonder payload, een gedeeltelijke payload of een volle payload.

Ten slotte moet de robot een crash test ondergaan bij KUKA. Dit is de enige manier om te vertellen of de robots veilig zijn, zelfs nadat ze overbelast zijn of een crash hebben ondergaan. Zoals hierboven vermeld, zijn mensen de focus in mens-robot samenwerkingen. Al deze vragen moeten daarom worden opgelost tijdens de risicoanalyse van een bepaalde applicatie. Dit is veel makkelijker als de robot gecertificeerde veiligheidsfuncties bevat. De veiligheid van de applicatie kan ook simpelweg worden bevestigd als het CE-kenteken, dat vereist is in de machinerichtlijn aanwezig is. Als een CE-markering onjuist wordt toegekend, is er een groot risico van aansprakelijkheid – inclusief persoonlijke aansprakelijkheid – bij schade.

Het antwoord op de aan het begin gestelde vraag is dat robots machines zijn en mensen zijn verantwoordelijk voor hun veilige werking. Het is niet nodig dat iemand de samenwerking tussen mens en robot vreest als er betrouwbare en robuuste veiligheidsmaatregelen worden geïmplementeerd.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *