Produktivt og sikkert samspil mellem menneske og KUKA-robot

GO BEYOND. Discovery #5

Samarbejdet mellem menneske og robot i fælles arbejdsområder er mere efterspurgt end nogensinde. I industrien fortsætter man tendensen med at bruge robotceller uden beskyttende indhegninger og med mindst mulig størrelse. Samtidigt skal robotten indbygges så nemt som muligt i de manuelle arbejdsprocesser, og uden at man skal gå på kompromis. KUKA tilbyder nu sammen med SICK og Blue Danube Robotics en samlet løsning, der kombinerer maksimal produktivitet og nyeste sikkerhedsnormer for samarbejdende applikationer.

Collaboration between humans and robots in shared work areas is more in demand than ever.

For at imødekomme dette stigende behov for menneske-robot-samarbejde er der brug for kreative ideer og praktisk anvendelig løsninger. Her må fordelene ved en klassisk industrirobotcelle såsom hastighed, målenøjagtighed, stor produktivitet og lang levetid på ingen måde negligeres. Desuden spiller også robottens bæreevne en væsentlig rolle; den er indtil nu yderst begrænset i forbindelse med menneske-robot samarbejdet.

Samarbejdende kan ikke leve op til disse høje krav i industrien, da de arbejder ved markant lavere hastigheder og hastighed og med ringere bæreevne end industrirobotter. Også når der er tale om konnektivitet og muligheden for indbygning i eksisterende anlæg, får man hurtigt øje på begrænsningerne. Derfor tilbyder KUKA sammen med SICK og Blue Danube Robotics nu en samlet løsning, der kombinerer både maksimal produktivitet og de nyeste sikkerhedsnormer for samarbejdende applikationer. Her garanteres først og fremmest et sikkert samarbejde mellem robot og menneske ved arbejdsbelastninger på flere 100 kg. Et problemfrit samspil af alle komponenter sikres her med robotstyringen og KUKAs teknologipakke Safe-Operation.

Et eksempel på en applikation er en anvendelse, hvor elementerne er bygget sammen manuelt, og hvor en robot efterfølgende foretager en visuel inspektion. Her kan robotcellen udvikles uden sikkerhedshegn, og man kan til enhver tid nærme sig robotten og samarbejde direkte med den. Farerne ved dette tætte samarbejde eliminerer sikkerhedslaserscanneren microScan3 fra SICK pålideligt – og dermed muliggør den både et sikkert og effektivt samarbejde mellem menneske og robot.

Sikkerhedssystem sBot Speed CIP

Systemvarianten sBot Speed CIP til KUKA fra SICK kombinerer en microScan3 med sikkerhedsstyringen Flexi Soft og EFI-pro-gateway. Det allerede verificerede sikkerhedssystem muliggør en sikker simultan overvågning af flere beskyttelsesfelter og detekterer desuden personer, der eventuelt går om bag det sikrede område. Indstillingerne for robotten og kommunikationsparametrene er allerede konfigureret og kan takket være EtherNet/IP™ CIP Safety™ hurtigt og sikkert integreres i robotstyringen KUKA KRC4. Det sparer kostbar tid til projektering og evaluering af sikkerhedskonceptet.

3-Zone sikkerhedskoncept

Med microScan3 overvåges robotcellen permanent, og arbejdsområdet opdeles i tre zoner. Hvis der ikke befinder sig personer i det farlige område (det grønne område), kan robotten nå op på lineare hastigheder på op til 2 m/s. En sammenlignelig samarbejdende robot arbejder ved en maksimal hastighed på 1 m/s. Hvis en person nærmer sig robotten og befinder sig i det orange område, sænkes robottens hastighed, så det svarer til kravene i risikovurderingen i henhold til ISO TS15066. Det orange område er beregnet som detektionsområde og anvendes som bufferzone, så robotten kan sænke hastigheden til det nødvendige niveau. Hvis nogen træder ind i det gule område, sørger den sikre overvågning for at nedsatte hastigheden. Såfremt denne overskrides, standser robotten med en sikkerhedsafbryder 1 (banerelateret MEK. NØD-STOP) i henhold til EN 60204. Hvis så laserscanners orange og gule område forlades igen, og der ikke længere befinder sig en person i det farlige område, sætter robotten automatisk hastigheden op til programmerede hastighed.

Intelligent hud beskytter mod læsioner

Hvis en medarbejder nu befinder sig i umiddelbar nærhed af robotten, bevæger denne sig med nedsat overvåget hastighed. Hvis mennesket og robotten kommer i kontakt med hinanden, udløser AIRSKIN-sensoren ligeledes et sikkerhedsstop 1. AIRSKIN består af luftpuder, der er specielt tilpasset robotten, og hvori trykket overvåges permanent. Hvis der nu opstår en kontakt, ændrer det indvendige tryk sig, fordi luftpuden trykkes ind, og AIRSKIN aktiveres. Efter udløsningen skal medarbejderes sikre sig, at robotten kan fortsætte med at arbejde. Når der er modtaget en kvittering, genoptager robotten arbejdet på det sted i programmet, hvor den blev afbrudt. Derudover får operatøren vist AIRSKINs status via indbyggede LED’er.

The microScan3 permanently monitors the robot cell and divides the working area into three zones.

KUKA.SafeOperation

Teknologipakken SafeOperation er interfacet mellem sikkerhedskomponenterne. Det behandler sikkerhedsinterfacets signaler, overvåger robottens bevægelser og har endnu flere sikkerhedsegenskaber. De omfatter blandt andet definition af sikre overvågningsområder, sikker overvågning af hastigheder og regelmæssig justeringsreference. Med disse ekstra funktioner kan toolets position overvåges under hele driften, og robotten kan standes sikkert i tilfælde af en fejlfunktion. For at kunne standse robottens bevægelse hurtigt nok i tilfælde af fejl eller overtrædelse af rumgrænser, skal det sikres, at bremserne fungerer korrekt. Det sker via en automatisk bremsetest. Her foretages en cyklisk kontrol af, om motorernes bremsemoment er stort nok og ved behov sørger for sikker standsning af robotten.

KUKA.Handguiding med ready2_pilot

Den valgfrie pakke KUKA.Handguiding anvendes til at sikre, at også håndteringen mellem industrirobot og menneske er så praktisk og effektiv som mulig. Styrepakken sikrer trådløs manuel styring af industrirobotter på en meget brugervenlig måde. Styringen sker via en 6D-mus, der er monteret på robotten, og som gør det muligt at programmere bevægelsespunkter og registrere bevægelsessekvenser. Dermed kan KUKA-industrirobotten bevæges på en nem og intuitiv måde. Der er hverken brug for træning eller tidskrævende oplæring af medarbejderne for at kunne anvende pakken.

Systemets opbygning

For at kunne sikre problemfri drift, skal kommunikationen mellem komponenterne også fungere. Her tilsluttes SICKs sikkerhedssystem (sikkerhedslaserscanner microScan3 + sikkerhedsstyring Flexi Soft) til robotstyringen via en sikker feltbus som f.eks. Ether- Cat/FSoE, EtherNet/IP/CIP Safety eller PROFINET/PROFIsafe. AIRSKIN tilsluttes til sikkerhedsstyringens sikkerhedsindgange via 2 kanaler.

Resultat: Maksimal produktivitet til samarbejdende robotter

Med den samlede pakke af industrirobotter, AIRSKIN og SICK sikkerhedssystem kan kravene til samarbejdende robotter udføres med maksimal produktivitet. Fordelene er helt åbenlyse:

der er kun brug for lidt plads, da der ikke er behov for beskyttelseshegn
sikkert samarbejde mellem menneske og robot i alle situationer
stor produktivitet & kvalitet gennem brug af industrirobotter og -komponenter
et skalerbart koncept til belastninger fra 3 til 250 kg

Desuden kan KUKA på grund af deres mangeårige erfaring fra industrien garantere pålidelig produktion. Samarbejdet mellem KUKA og Blue Danube Robotics omfatter desuden en stor vifte af mange forskellige industrirobotter, heriblandt AIRSKIN. Udvalget går fra små robotter med en bæreevne på 3 kg til robotter med en bæreevne på 250 kg. Med det udvalg kan man etablere mange forskellige applikationer inden for robotbaseret automation.

*Copyright Images: KUKA CEE GmbH