Коботы: революция в обеспечении безопасности на рабочем месте

Почему коботы изначально безопаснее традиционных промышленных роботов

Встроенные функции безопасности: соединения с ограничением силы, закруглённые кромки и управление движением с учётом податливости

Чем же коботы так сильно отличаются от обычных промышленных роботов? Дело в том, что они изначально разработаны с учётом требований безопасности. Традиционные машины нуждаются в дополнительных средствах защиты — например, в металлических ограждениях или в тех самых «умных» световых завесах вокруг рабочей зоны. У коботов же установлены специальные суставы, которые мгновенно останавливают движение при неожиданном контакте с препятствием. Это предотвращает несчастные случаи, при которых пальцы или кисти рук могут быть прижаты, если человек случайно заденет машину. Кроме того, алгоритмы их движения также весьма интеллектуальны: роботы динамически регулируют уровень прилагаемой силы в зависимости от данных, поступающих от датчиков. Обратите внимание и на их конструкцию — все элементы имеют закруглённую форму, чтобы исключить возможность защемления пальцев. Все эти детали совместно обеспечивают то, что сила удара остаётся значительно ниже порогового значения, способного нанести вред человеку, согласно общепринятым стандартам безопасности. И самое главное: работники могут взаимодействовать с такими машинами напрямую, без необходимости устанавливать барьеры повсюду, сохраняя при этом высокие показатели производительности на производственных участках.

Реальное воздействие: снижение воздействия вибрации на кисти и руки на 73 % на линиях сборки автомобилей

Коллаборативные роботы (коботы) приносят реальную пользу здоровью работников с точки зрения эргономики. На заводах, где их начали применять, наблюдается резкое снижение производственных травм. Одно исследование, проведённое на автомобильных предприятиях, показало, что у техников количество случаев так называемого синдрома вибрационной болезни кистей и рук сократилось на 73 % после внедрения коботов при выполнении повторяющихся операций, таких как установка компонентов. Эти машины фактически берут на себя наиболее напряжённые участки работ, связанных, например, с вращательным шлифованием или затяжкой болтов, что помогает предотвратить постепенное повреждение тканей и развитие хронических травм со временем. Эксперты по охране труда проанализировали пять немецких производственных площадок и зафиксировали интересный факт: после введения коботов количество заболеваний опорно-двигательного аппарата снизилось примерно на 41 %. Это свидетельствует о том, что коллаборативные роботы делают не только работу безопаснее в плане предотвращения внезапных аварий — они также способствуют созданию более безопасных условий труда в долгосрочной перспективе.

Ключевые технологии безопасности, встроенные в современных коллаборативных роботов

Динамическое снижение рисков с помощью систем технического зрения и обнаружения приближения

Современные коллаборативные роботы оснащаются передовыми трёхмерными системами зрения, а также инфракрасными датчиками приближения, которые позволяют им выявлять потенциальные столкновения до их возникновения. Эти технические компоненты в режиме реального времени создают детализированные карты окружающей обстановки и одновременно отслеживают местоположение людей внутри заранее заданных зон безопасности. Если кто-либо входит в одну из таких контролируемых зон, робот немедленно реагирует — замедляясь, изменяя направление движения или полностью останавливаясь до того, как кому-либо будет нанесён вред. Например, система обнаружения приближения способна поддерживать расстояние между работниками и движущимися частями не менее 10 сантиметров даже при выполнении тонкой сборочной работы. Эффективность всей этой системы обусловлена тем, что она переносит акцент в вопросах безопасности на производстве с устранения последствий аварий на их предотвращение. Это особенно важно в загруженных производственных средах, где люди и машины работают на одной и той же площади.

Контурные циклы обратной связи от датчиков в реальном времени для мгновенной реакции на остановку и возобновление работы

Когда сетевые датчики крутящего момента и силы обнаруживают возникновение неполадок, они формируют сверхбыстрые контуры обратной связи по безопасности, необходимые в современных производственных средах. При неожиданном толчке или столкновении система проверяет разницу давлений в соответствии со стандартами ISO по биомеханике человеческого тела, например, с пределом в 150 Н для внезапно приложенных сил контакта. Затем она отключает подачу питания на двигатели примерно за одну десятую секунды — это быстрее, чем большинство людей способны естественным образом отреагировать. После этого совместный робот переходит в состояние защитной остановки. Далее он может автоматически перезапуститься, как только причина сбоя устранится (например, объект, вызвавший проблему, удалится), либо просто останется в ожидании нажатия оператором кнопки сброса вручную. Такой подход значительно эффективнее по сравнению со старыми роботами, требовавшими полного отключения каждый раз при возникновении любой нештатной ситуации. На заводах, использующих такие системы датчиков, количество аварийных остановок сократилось примерно на 40 % по сравнению с предприятиями, где подобные системы не применяются. Это логично: более безопасное оборудование снижает риск травм работников и обеспечивает бесперебойное производство вместо постоянных простоев.

Обеспечение безопасной интеграции: оценка рисков и соответствие требованиям для коллаборативных роботов

Стандарты ISO/TS 15066 и методология оценки рисков на основе задач

Безопасная интеграция коллаборативных роботов зависит от строгого применения ISO/TS 15066 , международного стандарта, определяющего требования к ограничению мощности и силы в области коллаборативной робототехники. В нём предписывается методология оценки рисков на основе задач, при которой инженеры систематически:

• Выявление опасных факторов , например, зоны защемления или непредвиденные движения
• Оценивают тяжесть и вероятность потенциальных травм с использованием биомеханических данных
• Внедряют целенаправленные меры по снижению рисков , включая ограничение скорости, контроль силы или аварийное остановку

Коботы отличаются от обычных промышленных роботов тем, что требуют постоянного контроля за их совместной работой с людьми. Это означает, в частности, мониторинг уровней силы в реальном времени и построение карт перемещений всех участников вокруг кобота. Всё это должно соответствовать строгим стандартам ISO/TS 15066 в части предельно допустимых параметров безопасного контакта. На предприятиях, соблюдающих эти требования, количество аварий, связанных со столкновениями, снижается примерно на 80 %, а необходимость в установке массивных стационарных защитных перегородок между людьми и машинами отпадает. Регулярные проверки обеспечивают бесперебойную работу даже при изменении характера задач или при внезапном усилении давления, связанном с наращиванием объёмов производства.

Предотвращение травм человека: как коботы снижают нагрузку на опорно-двигательный аппарат и риск развития повторяющихся стрессовых повреждений

Эргономичное распределение нагрузки при высокочастотных операциях, таких как упаковка и паллетизация

Совместные роботы помогают снизить нагрузку на мышцы и суставы, беря на себя наиболее трудоемкие части повторяющихся рабочих операций. Например, в упаковочных операциях такие машины выполняют постоянное поднятие, герметизацию и перемещение грузов — задачи, которые в противном случае приводили бы работников к болям в плечах, спине и запястьях по окончании смены. При укладке товаров на паллеты совместные роботы берут на себя тяжелую физическую работу, позволяя сотрудникам сосредоточиться на визуальном контроле правильности укладки и обеспечении соответствия всех изделий установленным стандартам качества. Такое распределение рабочей нагрузки устраняет сразу несколько основных причин производственных травм, о которых эксперты говорят уже много лет: чрезмерные усилия, неудобные позы тела и однообразные движения, повторяющиеся снова и снова. Роботы фактически выполняют от 60 % до 100 % наиболее напряженных движений, что со временем снижает износ суставов и мышц сотрудников. Компании, внедряющие такой подход к взаимодействию человека и робота, как правило, фиксируют ежегодное сокращение числа сообщений о травмах на 30–50 %, сохраняя здоровье персонала и его производительность без замедления темпов производства.

Часто задаваемые вопросы:

Вопрос: Чем отличаются коботы от традиционных промышленных роботов с точки зрения безопасности?

Коботы оснащены встроенными функциями безопасности, такими как соединения с ограничением силы, закруглённые кромки и податливое управление движением, что позволяет им мгновенно останавливаться при неожиданном контакте. Такие конструкции минимизируют риск получения травм, в отличие от традиционных промышленных роботов, для которых требуются внешние меры безопасности, например, ограждения.

Вопрос: Какие преимущества использования коботов в плане эргономики труда работников?

Использование коботов снижает частоту возникновения синдрома вибрации «рука-предплечье» и заболеваний опорно-двигательного аппарата за счёт выполнения ими повторяющихся и высоконагруженных задач, тем самым уменьшая ежедневную физическую нагрузку на работников.

Вопрос: Как коботы обеспечивают оперативное предотвращение рисков в реальном времени?

Коботы используют передовые системы технического зрения и датчики обнаружения приближения для контроля безопасности на рабочем месте, что позволяет им мгновенно корректировать свои движения во избежание аварий. Циклы обратной связи от датчиков в реальном времени обеспечивают быструю реакцию «остановка–восстановление» при неожиданных событиях.

Вопрос: Какие стандарты регулируют безопасную интеграцию коботов?

Международный стандарт ISO/TS 15066 определяет критерии ограничения мощности и силы в коллаборативной робототехнике. Безопасная интеграция предполагает постоянную оценку рисков для соблюдения этих стандартов.

Вопрос: Каким образом коботы способствуют снижению заболеваний опорно-двигательного аппарата и травм, вызванных повторяющимися нагрузками?

Коботы берут на себя наиболее напряжённые элементы повторяющихся задач, например подъём и перемещение тяжёлых предметов, что снижает нагрузку на мышцы и риск повреждений суставов, типичных для таких видов деятельности.