Roboty współpracy (coboty): rewolucja w zakresie bezpieczeństwa na miejscu pracy

Dlaczego roboty współpracy (coboty) są od samego początku bezpieczniejsze niż tradycyjne roboty przemysłowe

Wrodzone funkcje bezpieczeństwa: stawy ograniczające siłę, zaokrąglone krawędzie oraz elastyczna kontrola ruchu

Co czyni roboty współpracujące (cobota) tak różnymi od tradycyjnych robotów przemysłowych? Otóż są one od samego początku zaprojektowane z uwzględnieniem bezpieczeństwa. Tradycyjne maszyny wymagają dodatkowych środków ochrony, takich jak metalowe kraty lub zaawansowane zasłony świetlne wokół nich. Cobota wyposażone są w specjalne stawy, które natychmiast zatrzymują ruch po zetknięciu się z nieoczekiwaną przeszkodą. Dzięki temu zapobiega się wypadkom, w których palce lub dłonie mogłyby zostać zgniecione w przypadku przypadkowego wejścia pracownika w kontakt z maszyną. Sposób ich poruszania się również jest dość inteligentny. Roboty te dynamicznie dostosowują poziom mocy na podstawie informacji przekazywanych przez czujniki. Ponadto ich konstrukcja została zaprojektowana z myślą o bezpieczeństwie — wszystkie krawędzie są zaokrąglone, aby nie było miejsc, w których mogłyby się uwięznąć lub przygnieść palce. Wszystkie te szczegółowe rozwiązania działają razem, aby ograniczyć siłę uderzenia do poziomu znacznie poniżej wartości, która mogłaby rzeczywiście zaszkodzić człowiekowi zgodnie ze standardami bezpieczeństwa, o których wszyscy mówią. A najważniejsze? Pracownicy mogą bezpośrednio współdziałać z tymi maszynami bez konieczności stosowania barier w całym zakładzie produkcyjnym, zachowując przy tym wysoki poziom wydajności na halach produkcyjnych.

Rzeczywisty wpływ: 73% redukcja narażenia na wibracje przenoszone przez rękę i ramię na liniach montażu samochodów

Roboty współpracujące przynoszą rzeczywiste korzyści dla zdrowia pracowników pod względem ergonomii. Zakłady, które zaczęły je stosować, odnotowują drastyczne spadki liczby urazów związanych z pracą. Jedno z badań obejmowało zakłady motocyklowe i stwierdziło, że technicy mieli o 73% mniej przypadków tzw. zespołu wibracyjnego ręki i ramienia po wykonywaniu powtarzalnych zadań, takich jak montaż elementów, przy użyciu robotów współpracujących. Maszyny te przejmują najbardziej obciążające części zadań, takie jak szlifowanie obrotowe czy dokręcanie śrub, co pomaga zapobiegać stopniowemu uszkodzeniu prowadzącemu do przewlekłych urazów w dłuższej perspektywie czasowej. Ekspertowie ds. bezpieczeństwa przebadali pięć niemieckich zakładów produkcyjnych i zauważyli ciekawą tendencję: problemy ze układem mięśniowo-szkieletowym zmniejszyły się o około 41% po wprowadzeniu robotów współpracujących. Oznacza to, że roboty współpracujące nie tylko zapobiegają nagłym wypadkom, ale także w dłuższej perspektywie tworzą bezpieczniejsze miejsca pracy.

Kluczowe technologie bezpieczeństwa wbudowane w nowoczesne roboty współpracy

Dynamiczne łagodzenie ryzyka za pomocą systemów wizyjnych i wykrywania zbliżenia

Współczesne roboty współpracujące są dziś wyposażone w zaawansowane systemy wizji 3D oraz czujniki zbliżeniowe podczerwieni, które pozwalają im wykrywać potencjalne kolizje jeszcze przed ich zajściem. Te elementy technologiczne tworzą szczegółowe mapy otoczenia robota w czasie rzeczywistym, jednocześnie śledząc położenie ludzi w określonych strefach bezpieczeństwa. Gdy ktoś wejdzie do jednej z tych monitorowanych stref, robot natychmiast reaguje – zwalniając, zmieniając kierunek ruchu lub całkowicie zatrzymując się, zanim dojdzie do obrażeń. Na przykład funkcja wykrywania zbliżenia umożliwia utrzymanie odległości co najmniej 10 centymetrów pomiędzy pracownikami a poruszającymi się częściami robota nawet podczas delikatnych operacji montażowych. Kluczową zaletą tego rozwiązania jest przesunięcie nacisku w zakresie bezpieczeństwa na terenie zakładu pracy z reakcji po wypadkach na zapobieganie im od samego początku. Ma to szczególne znaczenie w zatłoczonych środowiskach produkcyjnych, gdzie ludzie i maszyny dzielą tę samą przestrzeń roboczą.

Pętle sprzężenia zwrotnego czujników w czasie rzeczywistym zapewniające natychmiastową reakcję zatrzymania i przywrócenia pracy

Gdy połączone sieciowo czujniki momentu obrotowego i siły wykrywają nieprawidłowość, tworzą one te nadzwyczaj szybkie pętle sprzężenia zwrotnego zapewniające bezpieczeństwo, które są niezbędne w nowoczesnych środowiskach produkcyjnych. W przypadku nagłego uderzenia lub kolizji system sprawdza różnice ciśnień w odniesieniu do norm ISO dotyczących mechaniki ciała ludzkiego, np. ograniczenia 150 N dla nagłych sił kontaktowych. Następnie wyłącza zasilanie silników w ciągu około jednej dziesiątej sekundy – co jest rzeczywiście szybsze niż naturalna reakcja większości ludzi. Po tym zdarzeniu robot współpracujący przechodzi w stan zatrzymania ochronnego. Następnie może on automatycznie wznowić pracę, gdy przyczyna awarii zostanie usunięta, albo pozostaje w bezczynności, oczekując ręcznego naciśnięcia przycisku resetu. Takie podejście jest znacznie lepsze niż w przypadku starszych robotów, które wymagały całkowitego wyłączenia za każdym razem, gdy wystąpiła jakaś nieprawidłowość. Zakłady produkcyjne wykorzystujące te systemy czujników odnotowały około 40% mniejszą liczbę zatrzymań awaryjnych w porównaniu do zakładów nieposiadających takich systemów. Jest to zupełnie zrozumiałe, ponieważ bezpieczniejsze wyposażenie oznacza mniej urazów pracowników oraz ciągłość produkcji zamiast jej częstych, nagłych przerw.

Zapewnienie bezpiecznej integracji: ocena ryzyka i zgodność w przypadku robotów współpracujących (cobotów)

Standardy ISO/TS 15066 oraz metodologia oceny ryzyka oparta na zadaniach

Bezpieczna integracja robotów współpracujących zależy od rygorystycznego stosowania ISO/TS 15066 , międzynarodowego standardu określającego wymagania dotyczące ograniczania mocy i siły w robotyce współpracy. Wymaga on zastosowania metodologii oceny ryzyka opartej na zadaniach, w ramach której inżynierowie systematycznie:

• Identyfikują zagrożenia , takie jak punkty zaciskania lub nieprzewidziane ruchy
• Szacują ciężkość i prawdopodobieństwo potencjalnych urazów na podstawie danych biomechanicznych
• Wdrażają celowe środki zapobiegawcze , w tym ograniczenia prędkości, monitorowanie siły lub zatrzymania ochronne

Roboty współpracy (cobots) różnią się od zwykłych robotów przemysłowych, ponieważ wymagają stałego nadzoru nad ich współpracą z ludźmi. Oznacza to m.in. monitorowanie poziomów siły w czasie rzeczywistym oraz mapowanie przestrzeni ruchu wszystkich osób w ich pobliżu. Wszystkie te działania muszą spełniać surowe normy określone w standardzie ISO/TS 15066 dotyczące bezpiecznych granic kontaktu. Zakłady stosujące te zasady odnotowują około 80% mniejszą liczbę wypadków związanych ze zderzeniami, a ponadto nie muszą już instalować dużych, stałych barier bezpieczeństwa oddzielających ludzi od maszyn. Regularne inspekcje zapewniają bezawaryjne funkcjonowanie systemów nawet przy zmianach w charakterze zadań lub nagłym wzroście nacisku na zwiększenie tempa produkcji.

Zapobieganie urazom człowieka: jak roboty współpracy zmniejszają obciążenie układu mięśniowo-szkieletowego i ryzyko zespołu nadmiernego obciążenia powtarzalnymi czynnościami

Ergonomiczne dzielenie obciążenia w zadaniach wykonywanych z wysoką częstotliwością, takich jak pakowanie i paletowanie

Roboty współpracujące pomagają zmniejszyć obciążenie mięśni i stawów, przejmując najtrudniejsze elementy powtarzalnych zadań roboczych. Weźmy na przykład operacje pakowania, w których te maszyny wykonują całe stałe podnoszenie, zamykanie opakowań oraz przemieszczanie przedmiotów – czynności, które w przeciwnym razie po zmianie pozostawiałyby pracowników z bólem barków, pleców i nadgarstków. W przypadku układania towarów na paletach roboty współpracujące zajmują się ciężkim podnoszeniem, dzięki czemu ludzie mogą skupić się na wizualnej kontroli poprawności układu oraz zapewnieniu zgodności z normami jakości. Taki podział obciążenia eliminuje kilka głównych przyczyn urazów zawodowych, o których eksperci mówią od lat: ruchy wymagające dużego wysiłku, niewygodne pozycje ciała oraz powtarzanie tych samych ruchów. Roboty przejmują od 60% do nawet 100% najbardziej stresujących ruchów, co oznacza mniejsze zużycie stawów i mięśni pracowników w dłuższej perspektywie czasowej. Firmy wprowadzające tę formę współpracy człowieka z robotem zwykle odnotowują rocznie o 30–50% mniej zgłoszeń urazów, co przekłada się na lepsze zdrowie i wyższą produktywność personelu bez spowolnienia tempa produkcji.

FAQ:

P: W jaki sposób roboty współpracujące (coboty) różnią się od tradycyjnych robotów przemysłowych pod względem bezpieczeństwa?

Roboty współpracujące są wyposażone w wbudowane funkcje bezpieczeństwa, takie jak stawy ograniczające siłę, zaokrąglone krawędzie oraz elastyczne sterowanie ruchem, co pozwala im natychmiast zatrzymać się w przypadku nieoczekiwanego kontaktu. Takie rozwiązania minimalizują ryzyko urazów, w przeciwieństwie do tradycyjnych robotów przemysłowych, które wymagają zewnętrznych środków bezpieczeństwa, np. barier ochronnych.

P: Jakie korzyści wynikają z wykorzystania robotów współpracujących pod względem ergonomii pracy?

Zastosowanie robotów współpracujących pozwala zmniejszyć występowanie zespołu wibracyjnego kończyn górnych oraz zaburzeń układu mięśniowo-szkieletowego poprzez przejmowanie powtarzalnych i obciążających zadań, co redukuje codzienne obciążenie fizyczne pracowników.

P: W jaki sposób roboty współpracujące zapewniają real-time łagodzenie ryzyka?

Roboty współpracujące wykorzystują zaawansowane systemy wizyjne oraz detekcję zbliżenia do monitorowania bezpieczeństwa na stanowisku pracy, umożliwiając natychmiastową korektę ruchu w celu uniknięcia wypadków. Pętle sprzężenia zwrotnego z czujników w czasie rzeczywistym zapewniają szybkie reakcje typu „zatrzymaj i przywróć” w przypadku nieoczekiwanych zdarzeń.

P: Jakie normy regulują bezpieczną integrację robotów współpracujących?

Międzynarodowa norma ISO/TS 15066 określa kryteria dotyczące ograniczeń mocy i siły w robotyce współpracy. Bezpieczna integracja obejmuje ciągłą ocenę ryzyka w celu spełnienia tych norm.

P: W jaki sposób roboty współpracujące przyczyniają się do zmniejszenia urazów układu mięśniowo-szkieletowego oraz urazów wynikających z powtarzalnych czynności?

Roboty współpracujące złagadzają stresujące elementy powtarzalnych zadań, takich jak podnoszenie i przenoszenie ciężkich przedmiotów, co zmniejsza obciążenie mięśni i urazy stawów, często związane z tymi czynnościami.