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臂端保護系統(tǒng) (EOAS) 可在工具區(qū)域?qū)崿F(xiàn)非接觸式的人機協(xié)作，保障人員安全
MICHAEL KASPAR
SICK AG 工業(yè)傳感產(chǎn)品經(jīng)理
在人與機器人協(xié)同作業(yè)的場景中，為避免人員受傷，必須采取特殊的安全措施。但這通常意味著不得不做出很多妥協(xié)，從而使得原本希望提升效率的協(xié)作解決方案反而變得沒有吸引力�，F(xiàn)在，SICK帶來的一項創(chuàng)新技術(shù)有望改變這一現(xiàn)狀。
“非接觸”正是這項新技術(shù)的關(guān)鍵所在，也是SICK推出該人機協(xié)作(HRC) 安全解決方案在全球范圍內(nèi)具有創(chuàng)新意義的核心優(yōu)勢。“憑借EOAS，我們可以用全新的方式保障人機協(xié)作的安全性。”SICK工業(yè)傳感產(chǎn)品經(jīng)理Michael Kaspar表示。
先退一步來看傳統(tǒng)方法：目前，要保障人員在靠近機器人時的安全，主要依靠的是——“功率和性能限制”，這是許多協(xié)作機器人本身所內(nèi)置的基礎(chǔ)安全機制。配合合理的應(yīng)用設(shè)計，限制機器人在碰撞發(fā)生時的輸出功率，可以防止對人體造成嚴(yán)重傷害（如瘀傷等）。然而，僅靠功率限制并不足以完全保障安全。接觸面積同樣是影響安全性的一個關(guān)鍵因素。假如接觸面積很小，比如工具或工件的銳角邊緣，即使功率很低，也可能產(chǎn)生超過人體某些區(qū)域（如手部、手臂等）容許的壓力限值，從而造成嚴(yán)重傷害。為降低這種風(fēng)險，通常需要大幅降低機器人的運行速度，并盡量避免工具和工件上存在小而尖銳的接觸部位。但這往往意味著應(yīng)用效率的降低和成本的提高，從而使失去了機協(xié)作的吸引力。
因此，很多企業(yè)最終放棄人機協(xié)作的解決方案，而是采用傳統(tǒng)方式對機器人進行封閉式防護，比如使用防護欄或激光掃描儀。但這些方法不僅占用較大的車間空間，而且會頻繁觸發(fā)停機，嚴(yán)重影響產(chǎn)能。
而且“這些安全防護措施在實際應(yīng)用中，占用的安全空間往往遠超其必要范圍，從而大幅增加了成本。” Michael Kaspar指出，“安全解決方案應(yīng)始終與具體應(yīng)用所帶來的風(fēng)險相匹配。”然而，在此之前，適用于人機協(xié)作的合適安全解決方案一直處于空白狀態(tài)。“在很多情況下，這意味著相關(guān)項目無法按原計劃實施，導(dǎo)致某些流程環(huán)節(jié)無法實現(xiàn)自動化，或者大幅推高了自動化的實施成本。”
SICK于2024年末推出的EOAS創(chuàng)新應(yīng)用專為解決這一難題而設(shè)計，有望徹底改變?nèi)藱C協(xié)作的格局。該裝置直接安裝于機械臂末端，能在機器人工具/工件區(qū)域下方生成一個錐形動態(tài)保護區(qū)域。例如，如果操作人員的手進入此保護區(qū)，系統(tǒng)會立刻檢測到并立即停止機器人動作，從而在碰撞發(fā)生前就實現(xiàn)干預(yù)。這種非接觸式的安全防護機制是一項全新突破。EOAS的保護區(qū)域會隨著機器人運動而動態(tài)調(diào)整，其尺寸設(shè)計精準(zhǔn)，僅在存在直接危險時才會觸發(fā)機器人停止。換言之，EOAS是對機器人內(nèi)建的功率/性能限制機制的有力補充，填補了人機協(xié)作中長期缺失的非接觸式安全功能。
根據(jù)現(xiàn)場情況不同，EOAS可在檢測到保護區(qū)域內(nèi)有物體時立即停止機器人動作。一旦保護區(qū)重新清空，機器人便能自動恢復(fù)運行。
SICK與優(yōu)傲機器人 (Universal Robots) 密切合作，聯(lián)合開發(fā)了EOAS系統(tǒng)。雙方為此建立了新的接口，使EOAS能夠深度集成至機器人的操作系統(tǒng)中。因此，該系統(tǒng)可直接借助已有的安全控制器基礎(chǔ)架構(gòu)運行，整體解決方案極為精簡高效。目前，EOAS系統(tǒng)僅兼容優(yōu)傲的機器人，但未來將拓展至更多平臺。目前已有多家客戶正在進行實際應(yīng)用測試。
EOAS的設(shè)置和操作十分簡單直觀：用戶可通過專用APP (“EOAS URCAP”)和機器人自帶的示教面板 (Teach Panel) 快速完成配置與啟用。
不僅如此：EOAS還顯著簡化了人機協(xié)作應(yīng)用的安全驗證流程。雖然在可能發(fā)生碰撞的位置仍需進行功率與壓力測試，以證明符合安全閾值，但由于系統(tǒng)內(nèi)置的保護區(qū)已涵蓋了大部分高風(fēng)險區(qū)域，測量點數(shù)量顯著減少，極大地簡化了合規(guī)驗證的過程。
當(dāng)然，EOAS還具有更多優(yōu)勢：1) 由于機器人在與人接觸之前就已經(jīng)停止動作，因此相比那些僅依賴傳統(tǒng)功率和性能限制機制的應(yīng)用，采用EOAS的系統(tǒng)整體運行速度通常更快；2) EOAS無需占用額外的安裝空間。
正如Michael Kaspar所言：“所有這些優(yōu)勢使得EOAS成為一個極具吸引力的安全解決方案，為真正實現(xiàn)廣泛的人機協(xié)作打開了全新可能——不僅僅局限于某些特定場景，而是適用于整個行業(yè)領(lǐng)域。”
只需三個步驟，即可完成直觀的安全配置：1) 設(shè)置IP地址；2) 定義保護區(qū)域的長度；3) 訓(xùn)練驗證點。
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