Robotersteuerung Mit Robotern gefahrenfrei zusammenarbeiten

Redakteur: Jan Vollmuth

B&R hat mit TÜV-zertifizierten Funktionsbausteinen die Robotersicherheit so weit erhöht, dass Mensch und Roboter Hand in Hand zusammenarbeiten können.

Firmen zum Thema

Mit der verallgemeinerten Kinematikbeschreibung über nachladbare Tabellen kann jede beliebige serielle Kinematik mit bis zu elf Dreh- und Schubachsen beschrieben werden. Das deckt zum Beispiel auch Anwendungen mit auf Linearachsen befestigten Robotern ab.
Mit der verallgemeinerten Kinematikbeschreibung über nachladbare Tabellen kann jede beliebige serielle Kinematik mit bis zu elf Dreh- und Schubachsen beschrieben werden. Das deckt zum Beispiel auch Anwendungen mit auf Linearachsen befestigten Robotern ab.
(Bild: B&R)

Neben Maschinen übernehmen zunehmend auch Industrieroboter Tätigkeiten in der Fertigung. Am weitesten verbreitet sind Knickarmroboter mit sechs elektromechanisch angetriebenen Bewegungsachsen. Ziel von B&R ist es, Industrieroboter so sicher zu machen, dass sie ohne trennende Schutzeinrichtungen mit Menschen Hand in Hand arbeiten können.

Geregelt werden die sicherheitstechnischen Anforderungen an Industrieroboter bzw. Robotersysteme in Kollaboration mit menschlicher Arbeitskraft in den Normen EN ISO 10218, Teil 1 und Teil 2. Sie legen unter anderem fest, bis zu welchem Maß der menschliche Körper belastet werden darf. Diese definierten Höchstgrenzen gewährleisten, dass Menschen, die mit Robotern zusammenarbeiten, nicht ernsthaft gefährdet werden. Als Richtwert gilt: Eine sichere Kraftbegrenzung auf max. 150 N, eine sicher auf max. 250 mm/s reduzierte Geschwindigkeit und selbsttätiges Anhalten bei Annäherung halten die Folgen von Kollisionen harmlos.

Vielfältige Verfahrwege mit komplexen Achs-Bewegungsmustern

Hinter den Verfahrwegen von Werkzeugen oder Greifern, mit denen Industrieroboter ihre Arbeit verrichten, stehen komplexe Achs-Bewegungsmuster der vielgelenkigen Maschinen. Wichtig ist, dass sich die sichere Überwachung der Geschwindigkeit nicht nur auf einzelne Achsen bezieht, sondern auf den gesamten Roboter und damit auch auf den Werkzeugarbeitspunkt (TCP: Tool Center Point).

Als ersten Baustein einer erweiterten Roboter-Sicherheit schuf B&R 2011 die Funktion SLS (Safely Limited Speed) am TCP als Safe-Robotics-Bibliothek mit TÜV-zertifizierten Parameter- und Funktionsbausteinen für die sichere Programmierumgebung Safe-Designer.

Mit diesen Funktionsbausteinen werden sicherheitsgerichtete Steuerungsprogramme in der Sicherheitssteuerung Safe-Logic entwickelt. Diese ermitteln durch Transformation der sicheren Informationen über Status, Position und Geschwindigkeit der einzelnen Achsen die tatsächliche Geschwindigkeit am Werkzeugarbeitspunkt und vergleichen sie mit den sicheren Vorgabewerten.

Die Sicherheitsfunktionen werden direkt in den Antrieben ausgeführt

Direkt in den Antrieben, die mit der sicheren Bewegungssteuerung Safe-MC ausgestattet sind, erfolgt sowohl die Aufnahme der sicheren Daten als auch die Ausführung der Sicherheitsfunktionen. Sicher übertragen werden die Informationen über das feldbusunabhängige, sicherheitsgerichtete Übertragungsprotokoll Open-Safety.

Safe-MC ist integraler Bestandteil der ACOPOS-Multi-Servoantriebe von B&R. Die Antriebe weisen eine typische Fehleraufdeckungs- und Reaktionszeit von 7 ms auf. Das entspricht etwa einem Zehntel dessen, was mit Relais-Sicherheitsschaltungen erzielbar ist und verkürzt den Anhalteweg um den Faktor 100.

In der ersten Version der Safe-Robotics-Funktionen bediente sich das Überwachungs-Softwaremodul eines Kinematik-Beschreibungsbausteins. Dieser ist für alle gängigen Robotertypen frei konfigurierbar. Allerdings birgt dies einen Nachteil: Die resultierende Sicherheitsapplikation müsste für jeden Robotertyp separat zertifiziert werden.

(ID:42668742)