Normy bezpieczeństwa w kontekście robotyzacji z użyciem AMR

Podstawową i najważniejszą przyczyną zagrożeń stwarzanych przez roboty AMR jest ich największa zaleta, czyli mobilność. Patrząc na nie, gdy suną z niewielką prędkością przez halę magazynową czy produkcyjną, mamy skojarzenia z pracowitymi, lecz powolnymi żółwiami. Nic bardziej błędnego. AMR mógłby przemieszczać się bez problemu dziesięć razy szybciej. Dlaczego tego nie robi? Bo niewielka prędkość jest podstawowym warunkiem zapewnienia bezpieczeństwa pracującym w jego sąsiedztwie ludziom i innym maszynom.

Przyzwyczailiśmy się do widoku robotów, które wykonują błyskawicznie sekwencje skomplikowanych ruchów. Potężne ramiona z mikronową precyzją aplikują, montują i obrabiają. Możemy je podziwiać z bezpiecznej odległości, zza pancernego szkła lub przez stalową siatkę klatki zabezpieczającej. Po otwarciu klatki ruch natychmiast ustaje. To oczywiste ze względów bezpieczeństwa. W przypadku robotów AMR gwarantem bezpiecznej pracy jest obniżenie prędkości i możliwość natychmiastowego zatrzymania się. Gdyby nie miały tej umiejętności, nigdy nie zostałyby wypuszczone z klatek.

Autonomia i bezpieczeństwo, czyli o udanym mariażu ognia z wodą

Aby robot był naprawdę autonomiczny, musimy pozostawić mu wolność dokonywania wyborów. W przypadku wózków samojezdnych oznacza to wolność samodzielnego manewrowania i podejmowania decyzji o wyborze najlepszej trasy do wyznaczonego celu. Nie jesteśmy w stanie przewidzieć, co w następnej sekundzie czy ułamku sekundy zrobi maszyna. I nie musimy tego wiedzieć. Pod warunkiem, że w momencie pojawienia się człowieka czy jakiejkolwiek innej przeszkody, robot zarejestruje jego obecność i zwolni, zatrzyma się lub rozpocznie manewr omijania przeszkody – mówi Piotr Smektała, Process Engineer w VersaBox.

Natychmiastowe zatrzymanie się jest możliwe tylko przy odpowiednio niskiej prędkości. Jednak każde zwolnienie czy zatrzymanie się wpływa na spowolnienie całego systemu i spadek wydajności pracy. Dlatego optymalizacja efektywności pracy robotów AMR polega na osiągnięciu maksymalnej bezpiecznej prędkości ruchu.

Ogólne normy bezpieczeństwa

Konieczne zabezpieczenia, które muszą cechować roboty klasy AMR najpełniej określają normy zharmonizowane PN-EN 1525, ISO 3691-4. Uregulowania dotyczą przede wszystkim szybkości poruszania się robota AMR i wymaganych systemów zabezpieczeń, które powinien posiadać. Konkretne wymogi związane są z dwoma przestrzeniami, w których może pracować robot:

• strefa zamknięta – powinna być wygrodzona na całej trasie wózka i posiadać ruchomy element (drzwi, kurtynę, bramkę) umożliwiający dostęp – roboty w strefie zamkniętej mogą poruszać się z maksymalną prędkością, nie muszą posiadać systemu detekcji personelu;
• strefa wspólna – od robotów wymaga się precyzyjnych systemów detekcji personelu, które posiadają m.in. możliwość wykrywania części ciała, znajdujących się w małej odległości od podłogi (zabezpieczenie przed najeżdżaniem na stopy); wewnątrz całej strefy wspólnej wyróżniane są często strefy szczególnie niebezpieczne, na których granicy robot automatycznie redukuje prędkość przemieszczania się.

Normy określają też, że minimalną odległość od stałych obiektów w hali powinna wynosić 0,5 m. Jeżeli nie da się zachować wymaganego dystansu, wózek może przejechać w takim miejscu, jednak z prędkością nie większą niż 0,3 m/s. Inne, warte odnotowania zalecenia, to:

• wznowienie ruchu po 2 s – po zatrzymaniu na skutek wtargnięcia personelu ludzkiego w strefę detekcji, robot może wznowić jazdę po zasygnalizowaniu tego zamiaru stosownym ostrzeżeniem i upływie 2 s od momentu opuszczenia przez człowieka strefy detekcji;
• detekcja albo prędkość minimalna – jeżeli robot AMR nie ma możliwości wykrywania ludzi w każdym kierunku jazdy, nie może poruszać się z prędkością większą niż 0,3 m/s i musi mieć zdolność zatrzymania się na dystansie nieprzekraczającym 600 mm.

To tylko wybrane przykłady zaleceń dotyczących bezpieczeństwa. Dostosowanie do nich robota AMR jest koniecznością, lecz nie zapewnia uzyskania optymalnych parametrów pracy w konkretnych warunkach przemysłowych.

Co wpływa na wzrost bezpiecznej prędkość jazdy robota AMR?

Prędkość wózka decyduje o jego wydajności. Trzeba zrobić wszystko, aby była jak największa i nie stała w sprzeczności z normami bezpieczeństwa. Teoretycznie wystarczy zwiększyć prędkość robota. W praktyce jest to znacznie bardziej złożony problem. Dlaczego?

Autonomiczny wózek transportowy porusza się tak szybko, jak pozwalają na to warunki panujące w magazynie lub hali fabrycznej. Przy niskim ustrukturyzowaniu przestrzeni i niskiej kulturze pracy może okazać się, że w panującym chaosie, robot wykonuje powierzone zadania wolniej od operatora wózka widłowego. Wynika to stąd, że ludzie potrafią improwizować i lepiej radzą sobie z nieprzewidzianymi sytuacjami – mówi Michał Walęcki, Chief of Engineeringw VersaBox. – Jeżeli jednak robot jest dobrze zaprogramowany, a przestrzeń hali została odpowiednio przystosowana, to roboty AMR mogą osiągnąć wydajność przenośnika taśmowego. Jednocześnie oferują nieosiągalną dla przenośników elastyczność i tempo przezbrajania.

Jakie czynniki w środowisku pracy wpływają na efektywność robotów AMR? Działanie robota determinuje w równym stopniu charakter przestrzeni i zachowania pracujących w niej ludzi:

• kultura pracy – jeżeli w hali panuje nieład, nie kładzie się nacisku na porządkowanie przestrzeni, to porzucone palety blokują często alejki, a operatorzy wózków wymuszają pierwszeństwo jazdy na robotach AMR;
• ilość miejsca – im więcej przestrzeni, tym szybciej robot może pracować – na szerokich alejkach łatwo jest wyznaczyć osobne ciągi komunikacyjne dla ludzi, wózków i robotów, a w efekcie zredukować korki i zwiększyć średnią prędkość; nie zabraknie też przestrzeni na nawroty, mijanie się, a także na optymalną lokalizację miejsc ładowania akumulatorów i stref postojowych;
• przystosowanie hali – najlepsze warunki można stworzyć na hali, którą buduje się z myślą o zastosowaniu floty robotów; mocną stroną i wyróżnikiem robotów oferowanych przez VersaBox jest łatwość adaptacji do już istniejących przestrzeni, przy minimalnej ingerencji w architekturę hali.

Możemy dopasować się do każdych wymagań i każdej przestrzeni, która umożliwia wjazd naszych robotów – mówi Piotr Smektała. – Przekonanie, że robot powinien sam sobie poradzić, nie jest błędne, bo nasze roboty sobie poradzą. Jednak najlepszy efekt osiągniemy wtedy, gdy prace nad dopasowaniem naszego systemu będą szły w parze z adaptacjami w przestrzeni hali. Trzeba nauczyć się robota, zrozumieć sposób funkcjonowania, aby wykorzystać w pełni jego potencjał.

Początki bywają trudne i zabawne. Personel robi różne „eksperymenty” – pracownicy sprawdzają, jak zachowa się wózek, gdy nagle staną mu na drodze albo wejdą na niego w czasie jazdy – mówi Michał Walęcki. – Jednak szybko oswajają się z obecnością maszyny. W krótkim czasie orientują się też, że utrudnianie pracy robotowi, np. poprzez niedbałe porzucanie palet w alejkach, szkodzi ostatecznie im samym. Robot jest katalizatorem procesów, które można nazwać samooptymalizacją.

Obecność robota wymusza poprawę porządku, organizacji pracy i zmienia podejście do wykorzystania wspólnej przestrzeni. Efektem jest większa wydajność i większe bezpieczeństwo pracy.

Czytaj również: Roboty i ludzie – stopniowe przechodzenie od intralogistyki „tradycyjnej” do opartej na AMR