Меры безопасности при эксплуатации промышленных роботов и роботизированных комплексов

Эффективная эксплуатация промышленных роботов зависит прежде всего от их безопасной и безаварийной работы. Поэтому одной из специфических особенностей, с которой приходится сталкиваться, в первую очередь, при эксплуатации промышленных роботов, является их повышенная опасность для оборудования и обслуживающего персонала. При этом, помимо традиционных опасностей, присущих любому технологическому оборудованию, - травмирование движущимися элементами конструкций, поражение электрическим током и др. - роботы несут ряд новых потенциальных источников опасностей:

1) манипулятор робота, представляющий собой многозвенный механизм, часто значительных размеров, обладающий несколькими степенями подвижности и перемещающийся с достаточно высокой скоростью, может оказаться в любой точке рабочей зоны неожиданно для рабочего, причинив ему весьма серьезную травму, вплоть до смертельной;

2) движения или действий робота могут быть столь сложны (особенно при наличии устройств очувствления), что даже оператор не может уверенно предполагать, какими они будут в следующий момент. Например, " отключенный" на первый взгляд робот может внезапно зажечь сварочную дугу, начать движение " руки", сжать губки захватного устройства и т. п.;

3) поведение робота, определяемое управляющей программой и качеством элементов устройства управления, в случае ошибок в программе либо сбоев в микросхемах может стать вообще непредсказуемым;

4) манипулирование на значительных скоростях объектами, обладающими часто большими массами, при ненадежном их удержании либо ошибочном раскрытии захватного устройства представляет опасность травмирования выпавшим объектом;

5) вынужденная необходимость нахождения персонала в рабочей зоне в непосредственной близости от робота при его обучении или техническом обслуживании резко повышает уровень опасностей.

9.2.1. Обеспечение безопасных условий эксплуатации ПР

Безопасность персонала, обслуживающего промышленный робот и совместно работающее оборудование при эксплуатации робототехнических комплексов, обеспечивается строгим выполнением различных регламентации и мероприятий, направленных на предупреждение аварийных и опасных ситуаций, исходя из анализа потенциальных источников опасности.

В большинстве случаев аварийные ситуации при работе промышленных роботов могут возникать по следующим причинам:

невыполнение ПР заданных программных движений во время обучения или при автоматической работе, возникновение непредусмотренных движений или действий;

отказ технологического оборудования, работающего совместно с ПР;

ошибочные действия оператора во время наладки, обучения или ремонта;

нахождение людей в рабочем пространстве ПР при его работе в автоматическом режиме;

использование ПР в технологических процессах, требующих более высоких технических характеристик,, чем доступные данному роботу (например, превышение номинальной грузоподъемности);

нерациональное и неудобное размещение технологического и вспомогательного оборудования, пультов управления и транспортных средств на участке в- пределах робототехнического комплекса;

размещение пультов управления внутри рабочего пространства ПР и отсутствие специального ограждения;

отсутствие исчерпывающей информации оператору о характере функционирования робототехнического комплекса, о ситуациях на участке и причинах возникновения неполадок.

Кроме того, на безопасность работы с ПР оказывают существенное влияние условия эксплуатации и особенности состояния окружающей среды, которые должны учитываться в его конструкции, построении или организации производственного участка, оснащении дополнительными устройствами и т.д. Например, при работе в агрессивных средах

промышленный робот должен иметь соответствующие средства защиты; внезапные отключения электроэнергии не должны создавать опасных ситуаций и т. п.

Безопасная эксплуатация промышленных роботов обеспечивается, с одной стороны, строгим выполнением общих требований безопасности, с другой - оснащением их и совместно работающего оборудования специальными предохранительными, блокирующими и сигнализирующими устройствами.

Общие требования обеспечения безопасности при работе с ПР определены в основном ГОСТ 12.2.072-82 " Роботы промышленные. Роботизированные технологические комплексы и участки. Общие требования безопасности". Аналогичные стандарты существуют и в других промышленно развитых странах, например, в Японии действует промышленный стандарт JISB8433, определяющий требования по технике безопасности, которым должны удовлетворять все выпускаемые в стране промышленные роботы, а также реглвмен- тирующий перечень правил по обеспечению безопасных условий труда при эксплуатации и обслуживании ПР.

В соответствии со стандартами ряд общих требований предъявляется к самим промышленным роботам:

промышленный робот должен иметь сигнально-предупредительную окраску и знаки безопасности; при выборе средств аварийной и предупредительной сигнализации следует отдавать предпочтение звуковым сигналам;

пульт управления ПР должен размещаться вне рабочей зоны в месте, откуда удобно наблюдать за работой робота и технологического оборудования;

ПР, предназначенные для работы в неблагоприятных условиях, должны иметь соответствующее защитное исполнение;

захватное устройство ПР должно удерживать объект манипулирования при отключении электропитания;

при необходимости нахождения персонала в рабочей зоне для обучения и наладки ПР должно быть предусмотрено снижение скоростей движения исполнительных устройств до 0, 3 м/с;

пульт управления ПР должен выдавать информацию о режиме его работы, срабатывании блокировок и технологического оборудования, наличии сбоев в работе, начале движения манипулятора;

при работе ПР в составе Р'ГК с несколькими пультами управления должны быть предусмотрены блокировки, предотвращающие возможность одновременного управления от двух и более пультов;

для подвижных ПР должны быть предусмотрены меры по их • безопасному перемещению над рабочими местами, проходами и проездами, для чего следует устанавливать сетки, экраны или другие защитные устройства

Существенное внимание в своде правил безопасности обращено на организацию рабочих мест и участков, планировка которых должна позволять свободный, удобный и безопасный доступ обслуживающему персоналу к роботу и технологическому оборудованию, а также к органам управления и аварийного отключения. Желательно, чтобы г.пганы управления с аварийной блокировкой размещались на пульте управления робототехническим комплеском, а органы аварийной блокировки дублировались вдоль всего фронта оборудования по трассе возможных перемещений обслуживающего персонала, на расстоянии не более 4 м один от другого.

Особенно тщательно следует рассматривать все возможные случаи обслуживания и эксплуатации, связанные с необходимостью пребывания человека в рабочей зоне. Статистика свидетельствует, что подавляющее большинство несчастных случаев, происшедших с обслуживающим персоналом, связано именно с нахождением его в рабочей зоне при наладке, обучении и ремонте роботов. Рабочие режимы должны быть по возможности организованы так, чтобы человеку не приходилось входить в рабочую зону. В основе всех мероприятий должен лежать принцип: " человек в рабочей зоне - всегда опасно! ". Следовательно, одними из первых шагов являются разметка и ограждение рабочей зоны. При этом доступ в нее должен осуществляться через единственную дверь в ограждении, имеющую замок, автоматически прерывающий подачу электропитания ко всем активным элементам РТК.

Ограничение и упорядочение доступа людей в рабочую зону позволяет свести практически к нулю вероятность получения травм от робота В случаях, когда взаимодействие человека с работающим роботом принципиально необходимо (наладка, обучение и т.п.), следует принять все возможные меры к уменьшению вероятности несчастных случаев. Например, обучение и пробный запуск системы следует производить на пониженных по сравнению с рабочим режимом скоростях перемещения звеньев манипулятора, а все работы, требующие непосредственного контакта с действующим роботом, проводить, по крайней мере, вдвоем. При этом один из операторов обеспечивает обслуживание системы, а второй - наблюдает за его работой и в случае опасности включает аварийный сигнал немедленной остановки робота и связанного с ним оборудования, а также принимает другие необходимые меры.

К работе по наладке, ремонту и эксплуатации ПР допускается персонал, прошедший специальную подготовку. Контроль за его работой должен проводиться службой безопасности труда предприятия.

Однако для полного устранения вероятности несчастных случаев " по вине" роботов не следует ограничиваться лишь стандартными рекомендациями. Как свидетельствуют статистические данные, наибольшее количество несчастных случаев возникает все-таки по вине самих пользователей робототехники как следствие не принятых своевременно мер по обеспечению безопасности труда Поэте*" 4' р каждом конкретном случае следует самым тщательным образом изучить специфические источник; 1 о'члиыости и принять соответствующие меры к их устранению и предупреждению.

Специальные устройства обеспечения безопасности повышают уровень безопасной работы и устанаюп непосредственно на промышленные роботы г.„0о на элементы технологического и вспомогательного оборудования в состав РТК. К ним относятся устройства

контроля отработки управляющей программы с целью проверки правильности выполнения заданных перемещений, в качестве которых могут использоваться датчики обратной связи, а также различные устройства контроля правильности отработки геометрической информации;

контроля позиционирования рабочего органа ПР в особых точках внутри рабочей зоны с целью предотвращения постепенного накопления погрешности позиционирования;

контроля параметров взаимодействия со средой с целью снижения тяжести последствий аварийных ситуаций, которые отключают исполнительные звенья робота при воздействии на них предельных усилий от внешней среды, для чего используются различные силовые датчики;

ограждающие рабочую зону ПР с целью предотвращения проникновения в нее человека или других подвижных элементов РК; они выполняются на базе контактных, силовых, ультразвуковых, индукционных, светолокационных и других датчиков;

блокирующие, предохранительные и сигнализирующие устройства, обеспечивающие с учетом сигналов обратных связей предохранение от возникновения аварийных и опасных ситуаций и предупреждение о них световыми, звуковыми и другими сигналами.