Samenwerking mens en machine
De industriële robot kent vele verschijningsvormen, maar als algemene eigenschappen hebben ze allemaal dat ze autonoom taken kunnen uitvoeren die voor een belangrijk deel van te voren geprogrammeerd zijn. Naast de term robot kennen we tegenwoordig ook de term cobot, een robot die moet samenwerken met de mens en dus niet als de robot geheel veilig afgeschermd achter hekken staat opgesteld. Toch is en blijft een cobot een robot en blijft veiligheid een belangrijk aspect.
De autonoom werkende robot die veilig achter hekken zijn werk moet doen, heeft er een broertje bij gekregen, namelijk de cobot (afbeelding 1). In grote lijnen is dit een normale robot met als grote verschil dat hij zo aangestuurd wordt dat het veilig zou moeten zijn om als mens samen met deze machines te mogen werken. Helaas is echter hier de realiteit iets anders dan de theorie, want ook al wordt de robot anders aangestuurd, als hij een zware stalen balk verplaatst, praten we over een heel ander stuk veiligheid dan als hij met koekjes aan het werk is. In dit verhaal zullen we laten zien dat ook een cobot veelal om meer veiligheden vraagt dan je op het eerste gezicht zou denken.
Van A naar B
Robots worden zo geprogrammeerd dat ze zo snel mogelijk bewegen zonder rekening te houden met eventuele obstakels onderweg. Dit resulteert er in dat een mens met volle kracht weggedruk wordt als een robot hem tijdens zijn beweging tegen komt. Niet voor niets dat rond een robot dan ook grote hekken voor de veiligheid noodzakelijk zijn, wat de robot zelf gaat er van uit dat hij vrij baan heeft.
Hekken worden echter door het bedienend personeel als onprettig ervaren. Tournois verklaart dat dit is gebleken uit studieonderzoek naar risicogedrag als phd kandidaat. Diverse studies hebben aangetoond dat hekwerken ook als belemmeringen ervaren worden. Bedienend personeel wil graag direct kunnen ingrijpen als dat nodig is zonder alle regeltjes aangaande de veiligheid. Bij een robot zonder hekken voelt het personeel zich veel meer betrokken en is daardoor gemotiveerder om goed werk af te leveren. Neem bijvoorbeeld de lasser die in de gaten moet houden of een lasrobot goed zijn werk doet. Als hij dat vanaf een afstand, achter een groot hek moet doen, dan voelt hij zich minder tot het werk betrokken dan als hij met een laskap op de robot letterlijk op zijn vingers kan kijken en direct in kan grijpen als de las niet naar zijn wens is. Zijn kennis van het lassen wordt dan meer op waarde geschat en hij voelt zich meer een vakman dan de operator achter het hekwerk die alleen achteraf de las mag beoordelen.
Om de samenwerking tussen mens en machine te kunnen creëren, heeft men de cobot ontwikkeld. Dit is in feite een normale robot, met als grote verschil dat hij niet met een snelheid maar met een bepaalde kracht aangestuurd wordt. Botst hij nu onderweg tegen iemand aan, dan zal de impact beperkt zijn op de waarde waarmee hij aangestuurd wordt en zal hij nooit met volle kracht doordrukken zoals de robot dat zal doen. Die doet er immers alles aan om van A naar B te komen.
Nu zou u denken dat met deze andere manier van aansturing alle problemen met robots van de baan zijn en dat je met de aanschaf van een cobot klaar bent. Niets is minder waar, want er moet namelijk ook gekeken worden naar de taak die de cobot uitvoert. Bij de stalen balk uit het eerdere voorbeeld is de massa zo groot en heeft de cobot daardoor een dusdanig hoge massatraagheid, dat de snelheid heel laag moet zijn om bij een botsing geen letsel te veroorzaken. Of bij deze lage snelheid de cobot dan nog zinnig is, is te betwijfelen. Robots worden immers veelal aangeschaft om de productie te verhogen en of de trage cobot dan zijn targets haalt, is de vraag.
Meten
Bij een veilige cobot praten we over energie van impact van de gehele installatie die binnen veilige grenzen moeten liggen, maar dan moet allereerst wel bekend zijn waar die grenzen liggen. Bij het Fraunhofer instituut heeft men onderzocht welke krachten een mens kan verdragen op verschillende punten van het lichaam. Uit dit onderzoek is de grafiek die in afbeelding 2 te zien is afkomstig. Het eerste deel van de grafiek (tot 0,5 sec) geeft de krachten weer die een mens kan verdragen wanneer hij vrij in de ruimte staat. Het stuk daarna geeft de krachten weer die een mens kan hebben als hij tegengehouden word door een muur, een vloer, een tafel, etc. Duidelijk zal zijn dat je meer kan hebben als je vrij in de ruimte staat, omdat je dan immers weggedrukt wordt, terwijl je geplet wordt door eenzelfde kracht als je tegengehouden wordt.
In figuur 2 staan geen waarden bij de assen omdat voor elk punt van het lichaam, andere krachten gelden terwijl de vorm van de grafiek wel voor elk punt ongeveer gelijk is. Dit wil dus zeggen dat bij een risicoanalyse gekeken moet worden naar de plekken waar eventueel een impact plaats kan vinden om zo uit de studie van het Fraunhofer instituut te achterhalen wat de maximale krachten mogen zijn die in het systeem op mogen treden.
Zijn de 'veilige' krachten bekend, dan moet de cobot afgesteld worden. Daarvoor heeft Pilz een handig hulpmiddel ontwikkeld (afbeelding 3). Dit is een veersysteem met daarin een krachtmeter. Hiermee kan exact gemeten worden welke krachten de cobot uit kan oefenen als hij in aanraking komt met een obstakel.
De opstelling
Uit de risicoanalyse en het bepalen van de optredende krachten moet blijken of het zinnig is om een cobot in te gaan zetten. De cobot moet immers wel productief zijn en niet het totale proces vertragen. Wat de snelheid van de cobot misschien kan opvoeren, is het gedeeltelijk afschermen van de machine. Is het niet nodig dat de cobot van achteren benaderd kan worden, dan kan daar een hekwerk misschien een toevoeging zijn waardoor de risicoanalyse compleet anders wordt en de snelheid opgevoerd kan worden. Ditzelfde geldt voor het toepassen van bijvoorbeeld het camerasysteem Safety Eye (afbeelding 4). Hiermee krijgt de cobot niet alleen gevoel, maar ook “ogen” om te kunnen zien waar hij wel met een hoge snelheid kan bewegen en waar niet.
Seminar
Voor hen die meer willen weten over alle veiligheidsaspecten rondom cobot's, organiseert Pilz binnenkort een kennisboost sessie? Dit seminar wordt gehouden op 24 maart van 09.00 - 13.00 uur in Vianen.
Dit is een verdiepende kennisboost over robots en cobots. Jan Tournois en Martijn Drost nemen u mee in verdiepende cases en gaan verder waar het webinar "Welke kansen biedt een cobot?" gebleven is.
Leer meer over (intrinsieke) veiligheid en cobot-normen, doorberekenen van veiligheidsloops en de toegevoegde waarde van een cobot aan uw bedrijfsproces. Inschrijven kan via http://opleidingen.pilz.nl/kennisboost_cobot/
Meer over dit seminar alsmede over alle veiligheidsaspecten rondom cobot's is ook te vinden op de site van Pilz. Deze is te vinden op www.opleidingen.pilz.nl
Afbeelding 1. Een cobot is een normale robot die echter moet samenwerken met de mens.
Afbeelding 2. Wanneer bij een impact tussen een robot en een mens de krachten niet groter worden dan die te zien zijn in deze grafiek, dan is het systeem veilig. Het eerste deel tot 0,5 sec geldt voor een impact in de vrije ruimte terwijl het deel na 0,5 sec geldt voor een impact wanneer de persoon door een obstakel tegen gehouden wordt.
Afbeelding 4. Met hekken of met het camerasysteem Safety Eye kan misschien de productiviteit van een cobot verhoogd worden.
Geen opmerkingen:
Een reactie posten