Безопасность взаимодействия людей и "коботов" повысят международные стандарты

Разработчики промышленных роботов нового поколения позволили нам по-новому взглянуть на возможности взаимодействия типа человек-машина, а также пересмотреть перспективы автоматизации промышленного производства. Под контролем людей современные роботы могут с непревзойденной точностью и эффективностью выполнять различные повторяющиеся задачи, при этом операторы этих машин могут находиться рядом с ними, не страшась травм и не отгораживаясь от них барьерами для повышения собственной безопасности. Первые промышленные роботы начали появляться на заводах примерно 50 лет назад, и до последних лет они проектировались с прицелом на полную автономность. Но технологический прогресс и появление ряда международных добровольных стандартов безопасности на основе консенсуса дали инженерам возможность реализовать в своих системах ряд полезных функций, которые позволяют машинам безопасно взаимодействовать с людьми, а также могут повысить производительность и расширить сферу применения роботов.

Несмотря на тот факт, что сотрудники научно-исследовательских лабораторий со всего мира пока еще далеки от создания идеального во всех отношениях промышленного робота, некоторые весьма продвинутые роботизированные устройства уже используются в производственной среде. Одной из самых перспективный на данный момент разновидностей роботизированных систем промышленного класса являются так называемые коботы*.

Самообучающийся робот от Rethink Robotics

В последнее время повышенной популярностью пользуется кобот под названием Baxter, который был разработан специалистами компании Rethink Robotics. Этот простой в использовании интерактивный робот предназначен для быстрого перемещения легких полезных нагрузок и оптимизирован для работы рядом с людьми. Он комплектуется современными силоизмерительными сенсорами и моторами с обратной подвижностью, а также характеризуется умерено низкой скоростью работы, что уменьшает вероятность столкновений с операторами, а также минимизирует негативные последствия подобных инцидентов. В отличие от стандартных промышленных роботов, перед началом эксплуатации которых требуется провести кропотливую работу по программированию машин, Baxter может быстро обучаться во время взаимодействия с операторами. Все это делает новинку и ее аналоги весьма привлекательными с экономической точки зрения для небольших производителей промышленной продукции.

"Мы видим в коботах аналоги работников, которые трудятся на сборочной линии. При этом подобные роботы могут взаимодействовать с работниками-людьми и учиться у них ", говорит менеджер по маркетингу продукции Rethink Robotics Эрик Фойлмер, "Возможность общаться с людьми, понимать поставленные задачи и информировать остальных о том, что он будет делать дальше, делают кобота еще один работником на сборочной линии. Кстати, при описании Baxter мы часто используем термин "интерактивный робот" вместо "кобот", так как он лучше характеризует данную машину".


Промышленный робот Baxter

Дифференциация промышленных роботов

Тем не менее, большинство отраслевых аналитиков для описания подобных устройств используют именно термин "кобот", чтобы выделить машины нового класса среди других альтернатив вроде суставных роботов (роботы с шарнирными сочленениями), дельта-роботов, роботов, работающих в декартовой (прямоугольной) системе координат, и роботов с избирательной податливостью руки (роботы типа SCARA).

"Стандарт ISO 8373:2012 "Роботы и роботизированные устройства – Терминологический словарь" содержит описание коботов, и мы в своей работе используем точно такой же термин", говорит Мартин Науманн глава рабочей группы по проектированию роботизированных манипуляторов и вспомогательных систем при Институте им. Фраунгофера по технологии машиностроения и автоматизации в Штутгарте (Германия). "В данном случае термин "кобот" относится к промышленным роботам, предназначенным для активного взаимодействия с людьми в пределах определенной рабочей области".

"В зависимости от текущей рабочей нагрузки сборкой конкретного продукта может заниматься либо человек, либо команда, состоящая из человека и машины. Причем машина и человек во втором случае располагаются на соседних рабочих местах. Подобное взаимодействие стало возможным благодаря внедрению новых технологий и стратегий, повышающих безопасность людей", добавляет Науманн, который также возглавляет проект Европейского союза под названием LIAA (Lean Intelligent Assembly Automation или Упрощенная интеллектуальная автоматизация сборки). Этот четырехлетний проект LIAA стартовал в сентябре 2013 года. Целью его организаторов является удешевление процесса сборки различных товаров в странах-членах ЕС путем создания и реализации системы рекомендаций, которые позволяют людьми и роботами трудится вместе на одной сборочной линии. Консорциум, который возглавляет Институт им. Фраунгофера, состоит из ведущих европейских исследовательских институтов, разработчиков и производителей систем автоматизации и промышленной робототехники, а также конечных пользователей.

Безопасность превыше всего

Непрерывное развитие стандартов безопасности также способствовало столь стремительному росту популярности коботов. Так, в прошлом году специалисты Ассоциации производителей робототехники (Robotics Industry Association; RIA) опубликовали стандарт ANSI / RIA R15.06-2012 “Промышленные роботы и робототехнические системы - Требования безопасности”, который среди прочего регламентирует взаимодействие между коботами и людьми. Данный стандарт уже был одобрен Американским национальным институтом стандартов (American National Standards Institute; ANSI).

Согласно тексту документа, взаимодействие между роботами и людьми можно разделить на пять типов: для перемещения различных грузов; для соединения различных рабочих зон; для эксплуатации рядом с людьми и под их непрямым контролем в пределах одной и той же рабочей области (кобот); для осмотра; для работы под прямым контролем оператора. Стандарт также определяет, что кобот должен соответствовать хотя бы одному из следующих четырех критериев: наличие контролируемой системы остановки в случае нарушения безопасности; наличие режима ручного управления; наличие механизма контроля скорости и контролируемого разъединения конструкционных элементов; наличие ограничений по мощности.

"Гарантированная безопасность является наиболее важной предпосылкой для активного внедрения роботизированных систем класса кобот в промышленное производство", отмечает Науманн.

"Доступные в настоящее время на рынке решения, которые соответствую требованиям современных добровольных международных стандартов безопасности на основе консенсуса, зачастую характеризуются более высокой надежностью и производительностью по сравнению с аналогами, которые этим требованиям не соотвествуют. Это нам лишь на руку, ведь одним из приоритетных направлений развития проекта LIAA является именно обеспечение безопасности людей в случае совместной работы человека и робота при сохранении экономической целесообразности использования подобной робототехники", подытожил немецкий специалист.

*Кобот (от англ. cobot или collaborative robot) – вспомогательная промышленная роботизированная система, которая предназначена для эксплуатации в непосредственной близости от оператора-человека и под его непрямым контролем.