Современные промышленные робототехнические системы полагаются на все более сложную инфраструктуру для поддержки постоянно развивающихся возможностей искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения (МЛ), бесшовной связи,Эти системы требуют датчиков, оборудования безопасности, защиты цепей и компонентов управления для удовлетворения требований высокой пропускной способности,Ответ в реальном времени, и строгие стандарты функциональной безопасности.
В этой статье рассматриваются фундаментальные технологии, поддерживающие технологию роботов промышленности 4.0, с акцентом на датчики SICK, решения безопасности,и как промышленные компоненты управления Eaton помогают достичь безопасного управления движением, адаптивное поведение систем и решающее принятие решений.соблюдение требований безопасности машины, стратегии управления с терпимостью к ошибкам и интеграция распределенных сетей автоматизации краев.
Усовершенствованная система зондирования для динамической среды на заводе
Как показано на рисунке 1, роботы промышленности 4.0 обеспечили безопасную и эффективную работу на заводах с помощью передовых датчиков.Несмотря на работу в суровых условиях, таких как постоянно меняющийся свет, присутствие частиц в воздухе, и механические вибрации, эти датчики все еще должны быть в состоянии быстро обрабатывать данные в реальном времени для точного отслеживания персонала, мобильных роботов,и быстро движущиеся сборочные линии.
Робот-рука Игуса "Многоосевая промышленность 4.0
Рисунок 1: Многоосевая роботизированная рука Industry 4.0 использует интегрированные датчики и обратную связь в режиме реального времени для достижения точной и быстрой работы. (Изображение: Igus)
Платформа робота интегрирует несколько режимов датчиков для обеспечения пространственного восприятия и реакции на уровне миллисекунд.Алгоритм синтеза датчиков объединяет эту информацию, чтобы создать последовательную модель рабочей среды робота в реальном времени.Визуальная система управляет обнаружением объектов и позиционированием, а лазерный сканер безопасности контролирует несанкционированные подходы в пределах запрещенной зоны.Датчики с низкой задержкой времени полета (ToF) получают трехмерные пространственные данные, что позволяет в режиме реального времени корректировать путь и понимать контекст поведения.
Роботы также полагаются на внутренние датчики и сенсоры контакта для улучшения управления движением и взаимодействия.может обеспечить обратную связь для хватанияИндуктивные, емкостные и ультразвуковые датчики близости могут обнаруживать близлежащие объекты без контакта, и их расстояние обнаружения обычно короче, чем системы ToF.Энкодеры и потенциометры отслеживают положение и скорость суставов для точного планирования движения, в то время как инерциальные единицы измерения (IMU) измеряют ускорение и угловую скорость для поддержания направления и равновесия.электрические датчики контролируют ток и напряжение для оценки нагрузки двигателя и обнаружения неисправностей.
Безопасность промышленных роботов на основе стандартов
Роботы промышленности 4.0 должны соответствовать строгим международным стандартам безопасности для защиты безопасности персонала и оборудования.Уточнить требования к функциональной безопасности и безопасности систем управления для робототехнических систем в цехах.
ISO 13849 излагает стандарты проектирования и проверки для компонентов управления, связанных с безопасностью.Настоящий стандарт использует подход, основанный на рисках, и использует уровни производительности (PL) для классификации целостности системы на основе степени опасности.IEC 62061 количественно определяет необходимое снижение риска для функциональной безопасности электрических, электронных,и программируемые системы управления с использованием уровня целостности безопасности (SIL)Эти стандарты в совокупности определяют требования к проектированию, внедрению и валидации функций восприятия и управления в критически важных для безопасности приложениях.
Стандарт ISO 10218 применяет эти принципы специально к промышленным роботам, охватывая требования безопасности к конструкции робота, планировке рабочего блока, интеграции системы и эксплуатации.Это включает использование датчиков безопасности для выполнения таких задач, как аварийная остановкаЭти компоненты должны соответствовать установленным порогам производительности и надежности и обычно демонстрируются посредством структурированных испытаний и проверки.
Стандарты ISO 13849, IEC 62061 и ISO 10218 составляют основу стандартов безопасности роботов.включая стандарт IEC 60204-1 "Электрическая безопасность" и стандарт ISO/TS 15066 "Сотрудничество человека с машиной", расширили базовые рамки внедрения и интеграции безопасности.
Интегрированная система безопасности для сотрудничества человека и машины
Оператор завода использует решения безопасности от поставщиков, таких как SICK и Eaton, чтобы соответствовать стандартам функциональности и безопасности машин.Система Safe EFI Pro SICK использует встроенные датчикиКак показано на рисунке 2, ключевой компонент системы,лазерный сканер безопасности microScan, может выполнять адаптивное и зависимое от ситуации обнаружение движения в динамической среде.
Лазерный сканер безопасности SICK microScan3
Рисунок 2: Лазерный сканер безопасности SICK microScan3 может контролировать защищенные зоны и динамически обнаруживать движение, обеспечивая поддержку адаптивной защиты в промышленной среде. (Изображение: SICK)
Операторы также могут использовать систему защиты конца руки SICK (EOAS) для поддержания динамической зоны защиты вокруг головы роботового инструмента.EOAS использует технологию ToF для обеспечения безопасной бесконтактной работы человека-машины со временем ответа менее 110 миллисекунд.
В дополнение к этим автоматизированным системам SICK также предоставляет ручные и периферийные компоненты безопасности.Оператор может быстро отключить машину, включив экстренный выключатель ES21 в случае чрезвычайной ситуацииБесконтактный переключатель безопасности STR1 использует технологию RFID для обеспечения защиты от подделки и мониторинга, поддерживает расширенное кодирование и соответствует стандарту EN ISO 14119.