Bezpieczeństwo w robotyce mobilnej7 min read

Zastępowanie człowieka za pomocą robota lub wspomaganie człowieka w monotonnych lub wymagających precyzji zadaniach za pomocą systemu zrobotyzowanego jest spotykane nie tylko na jednostkowych stanowiskach pracy. Coraz częściej wykorzystywane są pojazdy autonomiczne, które stały się popularne w intralogistyce. I chociaż zwykle określa się takie pojazdy mianem „roboty mobilne”, to nie są one robotami wg definicji norm ISO 10218-1/2 i tym bardziej nie podlegają tym normom. Pojazdy autonomiczne poruszające się wzdłuż wyznaczonej trasy korzystają z tych samych ciągów komunikacyjnych, co ludzie oraz inne pojazdy. Dlatego też – w celu zapobiegania szkodom ludzkim i materialnym – powinny być spełnione odpowiednie warunki, aby zapewnić bezpieczeństwo w robotyce mobilnej.

Normą, która obejmuje tego typu pojazdy jest ISO 3691-4:2020-10 „Wózki jezdniowe – Wymagania dotyczące bezpieczeństwa i sprawdzania – Część 4: Wózki jezdniowe bez operatora i ich systemy”. Norma ta nie definiuje takich pojazdów jako roboty, niemniej jednak nazwa „robot mobilny” przyjęła się w języku potocznym.

Pojazdy te należą do klasyfikacji wózków jezdniowych wg terminologii podanej w normie ISO 5053 „Wózki przemysłowe – Terminologia – Rodzaje wózków przemysłowych”. Wg definicji zawartej w tej normie:

Wózki przemysłowe to pojazdy kołowe mające co najmniej trzy koła z mechanicznym lub niezasilanym mechanizmem napędowym – z wyjątkiem poruszających się po szynach – które są przeznaczone do przewożenia, holowania, pchania, podnoszenia, układania w stojakach dowolnego rodzaju ładunku, oraz które są kontrolowane przez operatora lub przez automatykę bez kierowcy.

Norma ISO 3691-4 ogranicza zakres z w/w definicji do pojazdów sterowanych automatycznie. Norma nie ma zastosowania do wózków prowadzonych wyłącznie środkami mechanicznymi (szyny, prowadnice itp.), oraz do zdalnie sterowanych wózków, które nie są rozpatrywane jako wózki jezdniowe bez operatora. Niemniej jednak norma obejmuje również pojazdy zdolne do przewozu jednego lub więcej osób, którzy nie są uważani za kierowców ani za operatorów.

Obecnie, najczęściej spotykane pojazdy autonomiczne to pojazdy AGV i – coraz częściej – AMR. I na tym będziemy się skupiać w niniejszym artykule. Norma ISO 3691-4 szczegółowo opisuje bezpieczeństwo w robotyce mobilnej oraz warunki, jakie należy spełnić, aby zapewnić bezpieczeństwo pojazdów autonomicznych dla ludzi oraz innych urządzeń, które mogą znaleźć się na wspólnej ścieżce komunikacyjnej.

Różnica pomiędzy AGV i AMR

Termin AGV jest pojęciem ogólnym, które obejmuje wszelkie systemy transportowe zdolne do funkcjonowania bez udziału kierowcy. Hasło kluczowe „bez udziału kierowcy” jest często używane w kontekście automatycznie sterowanych pojazdów do określenia pojazdów przemysłowych, używanych głównie w produkcji i dystrybucji, które tradycyjnie byłyby obsługiwane przez kierowcę. AGV stało się nazwą tak popularną, że zwykle używa się jej do określania wszystkich pojazdów sterowanych autonomicznie. Mimo podobieństwa pojazdów AGV i AMR, istnieją pewne różnice w technologii, pozwalające na wyraźne odróżnienie tych obydwu rodzajów pojazdów autonomicznych.

Pojazdy AGV

AGV (ang. Automatic Guided Vehicle) składa się z jednego lub więcej automatycznie sterowanych, kołowych nośników ładunku (zwykle zasilanych bateryjnie), które poruszają się po powierzchni zakładu lub magazynu (lub na zewnątrz na utwardzonej powierzchni). Wg Wikipedii, wózek samojezdny AGV to…

…inteligentny pojazd bezzałogowy, sterowany za pomocą odpowiednich układów nawigacji bez potrzeby bezpośredniej obsługi operatora. Ładowność wózka AGV wynosi typowo od kilku kilogramów do kilkuset ton.

Pojazdy AGV to specyficzne maszyny, które stanowią kompletne rozwiązanie do transportu materiałów i są instalowane w wielu gałęziach przemysłu oraz w szerokim zakresie zastosowań. Pojazdy AGV mogą zwiększyć wydajność i produktywność, a także zmniejszyć uszkodzenia produktów i kosztów poprzez ograniczenie liczby pracowników potrzebnych do wykonania pracy.

AGV może wykonywać tylko proste zaprogramowane instrukcje. Aby mógł się poruszać, musi być prowadzony za pomocą przewodów, pasków magnetycznych lub czujników, które zazwyczaj wymagają rozległych (i kosztownych) modyfikacji obiektu. Pojazd AGV jest ograniczony do stałych tras. AGV może wykryć przeszkody przed sobą, ale nie jest w stanie ominąć ich, więc po prostu zatrzymuje się na swojej trasie, dopóki przeszkoda nie zostanie usunięta. Pojazdy AGV są ograniczone do podążania ściśle określoną trasą, która jest zintegrowana z obiektem – zazwyczaj jest instalowana w podłodze. Oznacza to, że zastosowania są ograniczone, a pojazd AGV wykonuje to samo zadanie przez cały okres użytkowania. Zmiany często są zbyt drogie i uciążliwe, aby były opłacalne.

Pojazdy AGV są dobrze znanym, zautomatyzowanym środkiem transportu powtarzalnych, spójnych dostaw materiałów. Jednak ze względu na ograniczenia, dzisiejsze wyzwania AGV stoją przed bardziej wyrafinowaną, elastyczną i opłacalną technologią autonomicznych robotów mobilnych (AMR Autonomous Mobile Robots). Podczas gdy zarówno pojazdy AGV, jak i AMR przenoszą materiały z jednego miejsca do drugiego, to na tym podobieństwa się kończą.

Pojazdy AMR

AMR (ang. Autonomous Mobile Robot) nawiguje za pomocą map, które są zaprogramowane w jego jednostce kontrolnej i których robot uczy się na miejscu lub za pomocą wstępnie załadowanych rysunków obiektu. Tę możliwość można porównać do samochodu z GPS-em i fabrycznie załadowanym zestawem map. Po ustawieniu adresu domowego i miejsca pracy właściciela, generuje najbardziej bezpośrednią ścieżkę w oparciu o proste pozycje na mapie. Na podobnej zasadzie AMR uczy się lokalizacji dla pobierania i dostarczania ładunków. AMR wykorzystuje dane z kamer, wbudowanych czujników i skanerów laserowych, a także zaawansowanego oprogramowania, które umożliwia wykrycie otoczenia i wyznaczenie najbardziej efektywnej trasy dojazdu do celu. Działa całkowicie autonomicznie i jeśli przed nim pojawią się wózki widłowe, ładunki, ludzie lub inne przeszkody, AMR będzie bezpiecznie manewrować wokół nich, wybierając najlepszą alternatywną trasę. Optymalizuje to produktywność, zapewniając zgodny z harmonogramem przepływ materiału.

W odróżnieniu od AGV, AMR potrzebuje tylko prostych korekt oprogramowania, aby zmienić swoją trasę, więc ten sam robot może wykonywać wiele różnych zadań w różnych lokalizacjach, automatycznie dostosowując się do zmieniających się środowisk i wymagań produkcyjnych. Zadaniami AMR można sterować za pośrednictwem interfejsu robota lub konfigurować za pomocą oprogramowania do sterowania flotą dla wielu robotów, które automatycznie ustala priorytety zamówień i robota najlepiej dopasowanego do danego zadania w oparciu o położenie i dostępność [1].

Bezpieczeństwo w robotyce mobilnej wg ISO 3691-4

Bezpieczeństwo w robotyce mobilnej zapewnia się z uwzględnieniem iteracyjnej metody zmniejszania ryzyka w trzech krokach:

  • projektowania i budowy pojazdów bezpiecznych z samego założenia,
  • podjęcia koniecznych środków ochrony w związku z ryzykiem, którego nie można wyeliminować,
  • informowania użytkowników o ryzyku resztkowym.

Aby to zapewnić, w/w pojazdy autonomiczne powinny być wyposażone w podstawowe środki ochronne, techniczne i uzupełniające środki oraz informacje i ostrzeżenia, zgodnie z ISO 12100.

Zabezpieczenia, które nie chronią - triada bezpieczeństwa

Do podstawowych środków ochronnych należy zapewnienie stateczności wraz z ładunkiem we wszystkich warunkach eksploatacyjnych, unikanie ostrych krawędzi i środki zapobiegające obrażeniom stóp osób stojących w pobliżu wózka np. poprzez zmniejszenie prześwitu podwozia do 40 mm lub mniej dla osoby noszącej obuwie ochronne (odległość ta zapobiega jednocześnie uwięzieniu stóp pod obudową).

Do technicznych środków należą osłony oraz środki wykrywania człowieka, takie jak urządzenie czułe na nacisk lub elektroczułe wyposażenie ochronne. Środki wykrywania personelu powinny działać co najmniej na maksymalnej szerokości pojazdu i jego ładunku w kierunku / kierunkach jazdy. Powinny być tak zaprojektowane, aby wózki zatrzymały się przed zetknięciem się sztywnych części pojazdu lub ładunku z osobą stojącą (nie osobą wchodzącą na ścieżkę pojazdu lub poruszającą się w jego kierunku).

Do środków technicznych należą również takie funkcje bezpieczeństwa, jak funkcja kontroli prędkości, układy hamulcowe i inne, które podlegają wymaganiom normy ISO 13849-1. Odpowiedni poziom PLr dla funkcji bezpieczeństwa został określony w normie ISO 3691-1 w tabeli 1.

Bezpieczeństwo w robotyce mobilnej

Do uzupełniających środków ochronnych należy funkcja zatrzymania awaryjnego. Pojazdy autonomiczne muszą być wyposażone w funkcję zatrzymania awaryjnego zgodną z normą ISO 13850. Po uruchomieniu urządzenia zatrzymania awaryjnego wszystkie ruchy pojazdu muszą się zatrzymać, a przewożony ładunek nie może utracić stateczności. Urządzenia do zatrzymywania awaryjnego muszą być wyraźnie widoczne, możliwe do zidentyfikowania i dostępne z obu końców i obu stron pojazdu. Jeżeli pojazd ma określone stanowisko operatora z elementami sterującymi, w pobliżu tych elementów sterujących należy zamontować urządzenie do zatrzymywania awaryjnego.

Jako środki informacyjne stosuje się sygnały dźwiękowe, optyczne oraz znaki, oznaczenia, pisemne ostrzeżenia i dokumenty towarzyszące (instrukcja obsługi).

Sygnały optyczne i dźwiękowe mają za zadanie przede wszystkim informowanie o zmianie lub wznowienia ruchu. Przed  wznowieniem jakiegokolwiek ruchu po zatrzymaniu trwającym dłużej niż 10 sekund, wizualny i/lub dźwiękowy sygnał ostrzegawczy powinien zostać uruchomiony co najmniej na 2 sekundy przed rozpoczęciem ruchu. Ten sygnał może być tym samym sygnałem, co sygnał ostrzegawczy przed startem.

Jeżeli środki wykrywania personelu zostały zdezaktywowane, wizualny i lub dźwiękowy sygnał ostrzegawczy powinien być inny niż sygnał informujący o uruchamianiu lub sygnał ruchu. Sygnały widzialne i dźwiękowe projektuje się z uwzględnieniem warunków środowiskowych (biorąc po uwagę hałas, światło oraz jasność). Gdy wózek zmienia kierunek jazdy z prostego toru, przed zmianą kierunku powinien być wyposażony we wskaźniki informujące o wskazaniu kierunku, w którym będzie się poruszał (np. kierunkowskazy).

[1] www.mobile-industrial-robots.com

error: Treść jest chroniona !!
%d bloggers like this:
Enable Notifications    OK No thanks