Руководящие коллаборативные роботы вручную: Стандарты безопасности объяснены

В стандарте безопасности RIA 15.06-2012 определены четыре метода работы коллаборативных роботов (коботов), и у каждого своё место в производственных операциях. Из четырёх, ручное руководство, кажется, получает меньше всего внимания. В стандарте безопасности, раздел 5.10 (Требования к коллаборативной работе) определяет необходимые условия для работы роботов в коллаборативном режиме как соответствие одному или нескольким из следующих:

• 5.10.2 Безопасный контролируемый останов

• 5.10.3 Ручное руководство

5.10.4 Мониторинг скорости и разделения

• 5.10.5 Ограничение мощности и силы конструкцией или контролем

Ручное руководство просто заявляет, что оборудование — например, ручка ручного руководства — будет расположено близко к конечному эффектору или инструменту робота и будет иметь как аварийную остановку, так и включающее устройство (подумайте о живом переключателе, как на пульте обучения). Многие пользователи автоматизации видят ручное руководство просто как «обучение через ведение», что является способностью свободно двигать робота для обучения точкам или путям в операции. Это распространённое мнение, но обучение через ведение — лишь вершина айсберга в огромном числе приложений, которые могут быть улучшены с ручным руководством.

Другое распространённое мнение — что приложения ручного руководства ограничены для большей дальности или более тяжёлых грузов, потому что нет много крупных коботов. Хотя правда, что большинство коботов с ограничением мощности и силы не могут обрабатывать очень крупные приложения, важно понимать, что большинство роботов могут использоваться для коллаборативного приложения.

В ядре коллаборативных роботов или коллаборативной работы лежит сотрудничество — работать совместно с другими. Сотрудничество с роботом часто думается как работа рука в руке с роботом для завершения задачи. В ядре, ручное руководство — это оператор, двигающий или ведущий робота руками — форма коллаборативной работы, наиболее точно соответствующая истинному смыслу сотрудничества.

Имейте в виду, что наиболее эффективное использование коллаборативных роботов достигается за счёт взаимодействия оператора и робота при необходимости и оставления каждого для выполнения индивидуальных задач в своём рабочем пространстве. Это не сильно отличается, когда вы делите рабочую станцию с другим человеком. При интеграции инструментов для помощи операторам, устройства должны повышать эффективность и снижать стресс или нагрузку. Если вы постоянно тянетесь или двигаетесь вокруг своего партнёра, будь то человек или робот, весь процесс был бы менее эффективным. Лучше внимательно посмотреть на задачу в целом и решение, которое вы пытаетесь достичь, чтобы выяснить лучшее соответствие для коллаборативного робота.

Гибкость и функциональность

Согласно разделу 5.10.3 стандартов безопасности RIA 15.06-2012, оборудование для ручного руководства должно иметь аварийную остановку и включающий переключатель. Однако в случаях, когда ручное руководство используется на роботе, соответствующем требованиям коллаборативной работы с ограничением мощности и силы, аварийная остановка и включающий переключатель могут быть не необходимы. По этим причинам действительно помогает, когда есть несколько вариантов ручного руководства. FANUC предлагает два типа ручек ручного руководства: один включает необходимую интегральную безопасность для стандартных роботов, а другой беспроводной и работает с серией CR коботов с ограничением мощности и силы. Когда у продукта много функциональных опций, это как иметь хорошо заполненный инструментальный ящик — вы можете не нуждаться во всех инструментах всё время, но их наличие в нужный момент может помочь пользователям быстро обойти препятствия.

Обучение на основе точек — В обучении на основе точек пользователь двигает робота с помощью ручки ручного руководства в позицию, затем нажимает кнопку обучения для записи точки. Пользователь продолжает вести робота к следующей позиции и записывает точку. Повторение этого процесса может быстро сгенерировать полную программу движения для всего приложения. Обучение на основе точек — интуитивный процесс, особенно легкий для тех, кто никогда не пользовался или не программировал робота.

Обучение на основе пути — Для некоторых процессов требуется запись полного пути движения робота. Этот метод применяется к приложениям, таким как шлифовка или полировка по сложному контурному поверхности, когда необходимо иметь гладкий путь, следующий за формой. Программное обеспечение ручного руководства настроено для автоматической записи позиций во время движения робота, которое затем точно воспроизводит полный путь. Оператор просто нажимает и удерживает кнопку обучения, а затем двигает робота вдоль пути. По мере движения робота позиции генерируются через заданные интервалы. После завершения движения и отпускания кнопки путь генерируется в программе. Если нужна тонкая настройка, каждая позиция может быть индивидуально модифицирована для достижения идеального пути.

Другая особенность ручки ручного руководства — кнопка управления инструментом. Каждое нажатие кнопки переключит состояние инструмента. Это особенно полезно в роботизированных приложениях, где оператору нужно переместить деталь из одного места в другое. Программы доступны для ограничения функции захвата в локациях подбора или сброса, чтобы предотвратить случайное освобождение детали оператором за пределами предустановленных зон.

Некоторые приложения могут требовать более медленное, более точное движение робота в критических областях. Кнопка включена, которая может автоматически изменить движение робота под контролем ручного руководства на более медленную скорость для лучшего контроля позиции робота. В других ситуациях может быть лучше ограничить движение робота только линейным движением, не позволяя вращению инструмента. Кнопка включена для переключения профиля движения от вращательной артикуляции к только линейному движению.

На большем проводном продукте ручного руководства дополнительная кнопка включена для программирования приложений, требующих абсолютного контроля процесса и гибкости, таких как многостадийные операции или когда местные правила безопасности требуют двухручного управления роботом. Часто эта дополнительная кнопка используется для указания конца части ручного руководства приложения и позволяет роботу вернуться в индивидуальный автономный режим, как только необходимые требования безопасности выполнены (например, оператор покидает коллаборативное пространство).

Приложения ручного руководства

Теперь, когда мы знаем, что такое коллаборативная операция ручного руководства и все функции, доступные с продуктом, как компании используют этот продукт? Как упоминалось ранее, часто лучше разделять приложения ручного руководства по обязанностям.

Пример приложения 1

В этом приложении оператор использует ручное подъёмное устройство для загрузки деталей в сборочную станцию, которая вводит в остальную линию. Оператор ведёт подъёмное устройство к стеллажу деталей и выбирает деталь, затем ведёт деталь к сборочной станции и загружает её в приспособление. После того как деталь на месте, оператор убирает подъёмное устройство, чтобы оно не мешало остальной операции. Вместо автоматического добавления робота с ручным руководством как прямой замены подъёмному устройству, давайте изучим функции приложения отдельно.

Часть 1 — автономная операция робота, требующая, чтобы робот подобрал деталь из стеллажа и принёс её к оператору. Установка светового экрана между роботом и оператором позволит роботу безопасно работать в автоматическом режиме, когда правильно настроено согласно оценке риска. Это позволяет роботу разгрузить оператора, беря на себя повторяющуюся и тяжёлую часть процесса.

Часть 2 начинается, когда робот подбирает деталь и привозит её к световому экрану. В этот момент оператор проходит сквозь световой экран, что ставит робота в безопасный контроль нулевой скорости. После активации включающего переключателя движение робота под контролем оператора, который затем ведёт его в сборочную зону, где деталь загружается в приспособление. После освобождения детали оператор ведёт робота обратно через световой экран.

Когда включающий переключатель отпущен, робот возвращается к безопасному контролю нулевой скорости до очистки светового экрана. Робот может затем возобновить автономный режим и вернуться к стеллажу деталей за следующей деталью. Оператор выполняет сборочную операцию и затем отправляет деталь по линии к следующей станции. Не имея необходимости вручную получать детали со стеллажа, время оператора освобождается для выполнения дополнительной ценностной работы.

Экономия времени может быть достаточной для сокращения количества сборочных станций на линии, так как оператор может выполнять дополнительную работу в рамках времени задачи первой станции. Также к концу смены оператор будет менее уставшим от того, что не нужно ходить между первой станцией и стеллажом деталей на каждом цикле детали.

Пример приложения 2

Этот пример включает существующую коллаборативную станцию контроля сварки. Эта система с безопасным контролируемым остановом имеет робота, привозящего сварную раму в совместное рабочее пространство. После остановки робота сварной инспектор входит в совместное пространство и инспектирует сварку. Когда сварки нужно подправить, деталь может не быть под идеальным углом для сварки. Вместо требования технику идти в ячейку и дёргать робота, используется ручное руководство. Ручка ручного руководства прикреплена к инструменту в удобном месте для доступа сварным инспектором.

Включение ручного руководства позволяет легко переместить деталь в правильную позицию для подправки сварки. Это также позволяет инспектору просматривать множество сторон детали, вручную двигая её с ручкой ручного руководства. Это приложение теперь включает два типа коллаборативной операции и является примером того, как множественные типы коллаборативной операции могут быть спроектированы вместе для обеспечения идеального производственного решения.

Пример приложения 3

Хорошее стартовое/DIY приложение включает использование ручного руководства для упрощения процесса зрения, где стили деталей или поддоны меняются вручную. Настройка системы сначала требует от оператора поместить поддон деталей на стол. Робот использует зрение, чтобы найти поддон и первую деталь, и затем начинает процесс.

По мере смены поддонов деталей, позиция просмотра робота должна быть скорректирована. Использование ручного руководства может избавить оператора от необходимости переводить робота в режим обучения для внесения изменений 'vision find' на пульте обучения. После того как эта функция предварительно запрограммирована, оператор может вносить нужные изменения с помощью инструмента ручного руководства. Дополнительная процесс-кнопка на инструменте ручного руководства сообщает, что оператор переместил робота вручную в новую позицию 'vision find'. Робот затем использует новую позицию, обучённую с ручным руководством, до следующей смены поддона деталей.

Для новых пользователей или самих-делай, этот метод невероятно легкий в использовании по сравнению с модификацией программы робота и помогает сэкономить ценное время.

Пример приложения 4

Многие мастерские по сварке с высоким смешением/малым объёмом испытывают нехватку обученных и квалифицированных сварщиков. Добавление ручного руководства к роботу дуговой сварки позволяет оператору с базовыми знаниями сварки легко обучать программы сварки их мелкосерийных деталей. Оператор использует ручное руководство для движения сварочной горелки, так чтобы проволока была в правильной позиции для сварного шва. Кнопки на железе ручного руководства предоставляют простой пользовательский интерфейс, делающий легко создавать целую программу для любой детали. Оператор может затем позволить роботу сварку детали, пока они переходят к следующей сварочной станции.

Роботное ручное руководство избавляет от необходимости сварщику быть профи в дёргании и программировании робота с пультом обучения. Позволяя сварщику быстро и легко программировать робота, они могут держать производство работающим на множественных станциях с высоким смешением деталей.

По мере того как больше мелких и средних производителей внедряют роботов для решения разнообразия приложений и процессов, инструменты и техники ручного руководства будут продолжать расширяться в функциональности и становиться ещё легче в использовании.

Эта статья предоставлена FANUC America Corp., Rochester Hills, MI. Для получения дополнительной информации, посетите здесь .