Ak máte oblečné čierne nohavice, môže sa stať, že vás robot neuvidí. Nová technológia mu má v tom zabrániť

Bezpečnosť práce je dnes veľmi dôležitým faktorom pre podniky, ktoré využívajú priemyselné roboty.

Pohyb robotov prináša okrem jeho užitočných činností aj riziko, ktorým je môžnosť ohrozenia človeka. S novým riešením zabezpečenia prichádza nový systém strojového videnia, ktorý si kladie za cieľ naučiť roboty lepšie rozpoznávať prítomnosť ľudí.

Strojové videnie bolo doteraz využívané predovšetkým na kontrolu dielov, kvality, prípadne k ich identifikácii a vychystávaniu. Nová generácia tejto technológie má však celkom iný cieľ - zaistiť, aby ľudia mohli po boku robotov bezpečne pracovať.

V robotických normách sú definované 4 základné spôsoby spolupráce človeka s robotom:

bezpečné monitorované zastavenie,
vedenie robota rukou,
obmedzenie sily robota,
monitorovanie rýchlosti a oddeľovanie SSM.

Tieto spôsoby spolupráce sú využívané hlavne pri kolaboratívnych robotoch. Robot FANUC CRX

Obmedzenie sily robota

Pomocou systému obmedzenia sily robota sa predchádza možným rizikám vzniku úrazov. Tento spôsob má ale veľké množstvo obmedzení. Jedným z najväčších je to, že sa zastaví len pri detekcii nárazu zisteného pomocou hardwéru. To však môže byť niekedy neskoro.

Tento systém funguje hlavne pri menších a ľahších robotoch, pri ktorých kontakt s nimi až tak neublíži. Aj tento malý a ľahký robot však môže prenášať ostré a nebezpečné predmety, ktoré už môžu spôsobiť úraz. Existujú roboty, ktoré využívajú obmedzenie sily limitovanej tým, aký koncový efektor je na nich upevnený alebo s akými predmetmi pracujú.

Môže sa robot naučiť vnímať svoje okolie ?

SSM sľubuje vďaka pokročilej technológii väčšiu flexibilitu čo sa týka koncových efektorov, rýchlosti a typu predmetu. Priamo tak nadväzuje na niektoré nedostatky obmedzenia sily. Jednoducho povedané systém SSM musí identifikovať polohu každého kĺbu robota a všetky miesta, kde by mohol robot dosiahnuť predtým ako sa zastaví. Taktiež je potrebné predvídať pohyby človeka v pracovnom priestore robota.

SSM počas pohybu robota nedovolí "žiadny" kontakt človeka s robotom. Pohybujúci sa robot je počas celého cyklu považovaný za nebezpčeného a SSM vyžaduje aby bola zabezpečná bezpečná vzdialenosť medzi robotom a človekom. Takto sa dosiahne, že stroj vždy zastaví včas.

Pre viac info o určovaní bezpčenej vzdialenosti pozri príspevky: Umiestnenie ochranných zariadení Priame priblíženie, Nepriame priblíženie, Blokovacie zariadenia.

Ako vytvoriť skutočne bezpečný systém robotického videnia?

SSM musí rovnako ako iné systémy dodržiavať prísne normy bezpečnosti popísané v metodickom usmernení ISO 13849. Toto metodické usmernenie vyžaduje aby porucha hardwaru nemohla viesť k nebezpečnej situácii a vývoj hardwaru aj softwaru bol usporiadaný, prehľadný a dobre testovateľný.

Jedným z nových riešení typu SSM je napríklad FreeMove - trojrozmerný zabezpečovací systém od spoločnosti Veo Robotics, ktorý je aplikovateľný na najrôznejšie robotické riešenia medzi ktoré patrí napríkad riadiaca jednotka R-30iB spoločnosti Fanuc.

Spoľahlivé dáta a algoritmy

FreeMove využíva 3D senzory na okraji robotickej bunky, ktoré zaznamenávajú veľmi podrobný obraz celého priestoru. Pokročilá architektúra týchto senzorov umožňuje analyzovať dáta do posledného pixelu a bezpečne tak identifikovať ľudí, roboty a obrobky.

Väčšina algoritmov, ktoré spracúvajú hlboké obrazy z aktívneho infračerveného (IR) snímania, rozdeľuje priestor na 2 časti a to obsadený a neobsadený. V neobsadenom priestore umožňuje robotom pohyb, do obsadených naopak robot nemôže, pretože by sa v nich mohol nachádzať človek. To však pre skutočne bezpečný pracovný priestor nestačí. Prečo ?

Senzor nemusí napríklad zachytiť určitú časť ľudského tela.

Problém často nastáva u tmavého oblečenia, ktoré má nízku reflektivitu. Senzor zachytí iba hornú časť tela ale nohy v tmavých nohaviciach nezachytí. priestor potom pre robota vyhodnotí ako neobsadený a riziko úrazu sa zvyšuje.

Technológia FreeMove rieši problém s nízkou reflexivitou tmavého oblečenia novou metódou klasifikácie priestoru na:

prázdny,
obsadený,
neznámy,

Pokiaľ teda senzor nedokáže v určitej časti priestoru identifikovať predmety, ktoré sa v ňom nachádzajú ale zárovň zistí, že sa v ňom pravdepodobne nachádza nejaký fyzický predmet, vyhodnotí ho ako neznámy a z toho vyplýva že je priestor obsadený.

Tento spôsob rieši tiež další problém. V pracovnom priestore 6 osového robota bude stále určitá časť priestoru pred senzormi dočasne alebo pernamentne skrytá. Pokiaľ sa do takéhoto priestoru dostane cudzí predmet (napríklad človek, ktorý tam zájde svojou končatinou), môže dôjsť pri klasických vyhodnocovacích metódach k úrazom. Pri systéme FreeMove je vyhodnotený tento priestor ako neznámy a to znamená potenciálne obsadený.

Robotická prezumpcia viny

Ľudia dokážu rozoznať človeka na obrázkoch veľmi dobre, a to aj v prípadoch, kedy je obraz rozmazaný alebo ukazuje len časti tela. Strojové videnie zatiaľ však také dokonalé nie je. Ako ale najlepšie vyriešiť tento problém? Jednoduchým spôsobom.

Všetko v priestore je považované za človeka až do chvíle kým sa nešpecifikuje predmet.

Pracovné bunky, v ktorých pracujú roboty spoločne s človekom sú navrhované tak, aby boli čo najbezpečnejšie. Pokiaľ v nich nebudú konkrétne objekty označené ako obrobky, bude akýkoľvek objekt, ktorý je dostatočne veľký na to aby mohol byť považovaný za časť ľudského tela je posudzovaný ako človek.

Robotom na dosah ruky

Okrem vnímania je dôležitá aj téma kontroly. Robotické kontrolné jednoty s rýchlejšou odozvou vďaka SSM umožňujú vytvárať menšie ochranné zóny a tým dávajú ľuďom priestor pracovať s robotmi vo väčšej blízkosti. Tým podporujú produktivitu a efektívnosť práce.