現代の産業ロボットシステムは,絶えず進化する人工知能 (AI) と機械学習 (ML) 能力,シームレスな接続性をサポートするために,ますます複雑なインフラに依存しています,このシステムにはセンサーやセキュリティハードウェア 保護回路や制御部品が 必要で 高い帯域幅の要求を満たしますリアルタイム応答厳格な機能安全基準を
この記事では,SICKセンサー,安全ソリューション,EATONの産業制御部品が 安全な制御を実現する柔軟なインテリジェントオートメーションの主要な推進要因,例えば知覚アーキテクチャ,機械の安全性の遵守断片自動化ネットワークの統合.
工場動的環境のための高度なセンサーシステム
図1に示されているように 産業4.0ロボットは先進的なセンサーによって 工場のワークショップで安全で効率的な動作を達成しました絶えず変化する照明などの厳しい条件下で動作しているにもかかわらず空気中の粒子や機械的振動の 検出能力は リアルタイムでデータを迅速に処理し 人員や移動ロボット迅速に動いている組み立てライン.
イグスの多軸産業 4.0 ロボット腕
図1:多軸産業4.0ロボットアームは,統合されたセンサーとリアルタイムフィードバックを使用して,正確かつ高速な操作を実現します (画像源:Igus)
ロボットプラットフォームは複数のセンサーモードを統合し 空間認識とミリ秒レベルの応答を保証しますセンサー融合アルゴリズムは ロボットの操作環境のリアルタイムコアレンスのモデルを作成するために これらの入力情報を組み合わせます視覚システムは物体検出と位置付けを管理し セキュリティレベルレーザースキャナーは 制限区域内での未許可の接近を監視します低レイテンシー 飛行時間 (ToF) センサーは 3 次元の空間データを記録するリアルタイムにコースを調整し,コンテキスト意識の行動が可能です.
ロボットは,動き制御と相互作用を改善するために,内部センサーと接触センサーにも頼ります.捉えるためのフィードバックを提供することができます感受性,容量性,超音波近距離センサーは,接触なしに近くの物体を検出することができ,検出距離はToFシステムよりも通常短い.エンコーダーとポテンチメーターは,正確な運動計画のために関節位置と速度を追跡します慣性測定単位 (IMU) は方向とバランスを保つために加速と角速度を測定する.電気センサーは電流と電圧を監視し,モーターの負荷を評価し,故障を検出する.
標準に基づく産業用ロボット安全
産業 4.0 ロボットは,人員と機器の安全を守るため,厳格な国際安全基準を遵守しなければならない.工場ワークショップのロボットシステムに対する機能的および制御システムの安全性要件を規定する..
ISO 13849では,安全性に関する制御部品の設計および検証基準を概要している.この規格はリスクに基づくアプローチを採用し,危険性の重さに基づいてシステムの整合性を分類するためにパフォーマンスレベル (PL) を使用します.IEC 62061 は,電気,電子,電子機器の機能的安全性に対する必要なリスク削減を定量化しています.セキュリティ・インテグリティ・レベル (SIL) を利用したプログラム可能な制御システムこれらの規格は,安全性の重要なアプリケーションにおける認識および制御機能の設計,実装,および検証要件を集合的に規定する.
ISO 10218規格は,これらの原則を特に産業用ロボットに適用し,ロボットの設計,作業ユニットのレイアウト,システム統合,操作に関する安全要件をカバーしています.緊急停止などのタスクを実行するために安全グレードのセンサーを使用します.これらのコンポーネントは,指定された性能および信頼性の限界値を満たし,通常は構造化試験と検証によって実証されます.
ISO 13849,IEC 62061 と ISO 10218 の標準はロボット安全基準の核となる.IEC 60204-1 電動安全規格とISO/TS 15066 人間機械協働規格を含む.セキュリティの導入と統合のための基本枠組みを拡大しました.
人間と機械の協働のための統合セキュリティシステム
工場運営者は,機能と機械の安全性の基準を満たすために,SICKやEatonなどのサプライヤーのセキュリティソリューションを採用します.SICK の Safe EFI Pro システム は 組み込まれた センサー を 使う固定ロボットと移動ロボットの両方の安全機能のリアルタイム制御をサポートする制御装置とアクチュエータです.図2のように,システムの主要な構成要素は,マイクロスキャンの安全レーザースキャナーダイナミックな環境で適応性や状況に依存した動き検出を行うことができます.
SICK microScan3 安全レーザースキャナー
図2:SICKのmicroScan3安全レーザースキャナーは,保護されたエリアを監視し,動きを動的に検知し,産業環境における適応性保護をサポートします. (画像源:SICK)
操作者はSICKの腕端保護システム (EOAS) を使ってロボットツールの頭周りに動的保護ゾーンを維持することもできます.EOASは ToF技術を活用し, 110ミリ秒未満の応答時間で安全な非接触人間機械連携を実現します.
SICKはこれらの自動化されたシステムに加え,手動および周辺セキュリティ部品も提供しています.操作者は,緊急時にES21緊急停止スイッチを操作することで,マシンを迅速に停止することができますSTR1 接触式無線安全スイッチは,操作防止と保護監視を達成するためにRFID 技術を採用し,高度なコーディングをサポートし,EN ISO 14119 規格に準拠しています.