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人間とKUKAロボットの、生産性が高く、安全な相互作用
人とロボットの協(xié)働関係は、これまで以上に求められています。産業(yè)界では、安全柵なしのロボットセルや限りなく小型化する傾向が続いています。その際、ロボットは可能な限り容易に、かつ妥協(xié)することなく手作業(yè)による作業(yè)手順に統(tǒng)合されなければなりません。
ヒューマン?ロボット?コラボレーションに対して増大する一方のニーズに応えるためには、創(chuàng)造的なアイデアと実用的なソリューションが必要です。その際、スピード?正確さ?高い生産性?耐久性などの従來の産業(yè)用ロボットセルの長所も決しておろそかにできません。また、ロボットの可搬重量も重要な役割を擔(dān)っていますが、これまでのところこれは既存のヒューマン?ロボット?コラボレーションでは極めて限られています。
協(xié)働ロボットは、産業(yè)用ロボットに比べて動(dòng)作速度や可搬重量が著しく低いため、こうした産業(yè)界の高い要求に応えることができません。また、既存設(shè)備との接続性や統(tǒng)合可能性の面でもすぐに限界が見えてきます。このため、KUKAはSICK社およびBlue Danube Robotics社と共同で、最大限の生産性と最新の安全基準(zhǔn)の両方を兼ね備えた協(xié)働アプリケーションのトータルソリューションを提供することにしました。これにより、とりわけロボットと人間の安全な協(xié)働関係が、可搬重量が數(shù)100 kgでも擔(dān)保されます。同時(shí)に、ロボットコントローラーとKUKAテクノロジーパッケージSafe-Operationにより、すべてのコンポーネント間のスムーズな相互作用が実現(xiàn)されます。
サンプルアプリケーションとして、手作業(yè)で部品を組み立てた後にロボットが目視検査を?qū)g施するアプリケーションが使用されています。その際、安全柵のないロボットセルのロボットセルを設(shè)計(jì)でき、ロボットへの接近や、直接的な協(xié)働がいつでも可能です。このような狹い場所でのチームワークでの危険を、SICK社のセーフティレーザースキャナー microScan3が確実に防止し、人間とロボットの安全で効率的な協(xié)働を可能にします。
SICK社のKUKA向けシステムバリエーションsBot_Speed CIPは、microScan3にセーフティコントローラFlexi SoftおよびEFI-pro Gatewayを組み合わせたものです。認(rèn)証済みセーフティシステムによって、複數(shù)の保護(hù)領(lǐng)域の安全な同期モニタリングが可能であるほか、人も検知することができ、狀況によっては保護(hù)領(lǐng)域の背後に立ち入る場合でも検知が可能です。ロボット別の設(shè)定や通信パラメータは事前設(shè)定済みで、EtherNet/IP? CIP Safety?でロボットコントローラー KUKA KRC4に素早く安全に組み込むことができます。これによって、安全設(shè)計(jì)の立案や評(píng)価の際に貴重な時(shí)間を節(jié)約することができます。
microScan3によってロボットセルが常時(shí)モニタリングされ、作業(yè)エリアが3つのゾーンに分割されます（図參照）。危険地帯への人の立ち入りがなければ（グリーンゾーン）、ロボットは直線速度最大2 m/sに到達(dá)可能です。同レベルの協(xié)働ロボットの場合、動(dòng)作速度は最大1 m/sです。人がロボットに接近し、オレンジゾーンにいる場合は、ISO TS15066に基づくリスクアセスメントの要求事項(xiàng)に従ってロボットの動(dòng)作速度が低下します。オレンジゾーンは検知エリアで、ロボットの要求速度までの減速に必要な緩衝ゾーンとして使用されます。イエローゾーンに入ると、この減少した速度の確実なモニタリングが作動(dòng)します。この安全速度を超えた場合、EN 60204に基づく安全停止 1（ほぼ緊急停止と同じ）でロボットは停止します。レーザースキャナーのオレンジとイエローから立ち退き、それにより危険エリアに誰もいなくなると、ロボットはプログラムされた動(dòng)作速度まで自動(dòng)的に加速します。
ロボットのすぐそばに作業(yè)員がいる場合、ロボットはモニタリング付きの減少速度で動(dòng)作します。同様に、人間とロボットが接觸した場合は、AIRSKINのセンサーによって安全停止 1 が作動(dòng)します。AIRSKIN は、ロボット専用に合わせたエアクッションで構(gòu)成され、その中の圧力が常時(shí)モニタリングされています。接觸が発生すると、エアクッションが押し込まれることによって內(nèi)圧が変化し、AIRSKIN が作動(dòng)します。作動(dòng)後、作業(yè)員はロボットの作業(yè)を続行できるかどうかを確認(rèn)しなければなりません。確認(rèn)後、ロボットはプログラムで中斷された箇所から作業(yè)を再開します。さらに、內(nèi)蔵LEDはオペレーターにAIRSKINの狀態(tài)を表示します。
その際、テクノロジーパッケージSafeOperationは、セーフティコンポーネント間のインターフェースとなります。このパッケージは、セーフティインターフェースからの信號(hào)を処理し、ロボットの動(dòng)作をモニタリングするほか、安全機(jī)能を提供します。このような安全機(jī)能には、特にモニタリングするセーフティエリアの設(shè)定、安全速度のモニタリング、および定期的な調(diào)整の基準(zhǔn)設(shè)定などが含まれます。.これらの追加機(jī)能によって、全稼働中のツールの位置がモニタリングされ、誤動(dòng)作があった場合にはロボットを安全に停止させることができます。スペースリミットの故障や逸脫時(shí)に、ロボットの動(dòng)作を素早く停止するには、ブレーキが完璧な狀態(tài)であることが擔(dān)保されていなければなりません。これは、自動(dòng)ブレーキテストによって保証されます。その際、モーターの制動(dòng)トルクが十分な大きさであるかどうかが定期的に點(diǎn)検され、必要に応じてロボットが安全に停止されます。
産業(yè)用ロボットと人間の間で操作もできる限り実用的で効率的に行なうために、オプションパッケージKUKA.Handguidingが使用されています。この制御パッケージによって、産業(yè)用ロボットのワイヤレスハンドガイディングが特にユーザーフレンドリーな方法で実現(xiàn)されます。ロボットに搭載された6Dマウスを使用することによりコントロールが行なわれ、動(dòng)作ポイントのプログラミングや動(dòng)作シーケンスの記録も可能です。これによって、KUKA の産業(yè)用ロボットを簡単に直感的な方法で動(dòng)かすことができます。このパッケージの使用にあたっては、作業(yè)員のトレーニングも時(shí)間のかかる學(xué)習(xí)も必要ありません。
スムーズな稼働には、各コンポーネント間の通信も調(diào)和のとれたものなっていなければなりません。その際、SICKセーフティシステム（セーフティレーザスキャナー microScan3 + セーフティコントローラ Flexi Soft）は、Ether-Cat/FSoE、EtherNet/IP/CIP Safety、またはPROFINET/PROFIsafeなどの安全フィールドバス経由でロボットコントローラーに接続されています。AIRSKINは、セーフティコントローラのセーフティ入力に2チャンネルで接続されます。
産業(yè)用ロボット、AIRSKIN社およびSICK社のセーフティシステムからなるこのトータルパッケージによって、協(xié)働ロボットに対する要求を最高の生産性で実現(xiàn)することができます。そこから明らかに得られるメリットは以下のとおりです。
その際、KUKAは、特にこの業(yè)界での長年の経験によって生産における高信頼性を保証できます。さらに、KUKAとBlue Danube Robotics社の提攜は、AIRSKINを含む様々な産業(yè)用ロボットの広範(fàn)な製品構(gòu)成をカバーしています。提供される製品は、可搬重量3 kg の超小型ロボットから 250 kg のロボットにまで及びます。それにの中から選択することによって、ロボットベースの自動(dòng)化の分野で最も多様なアプリケーションを?qū)g現(xiàn)することができます。
パートナーであるBlue Danube Robotics社およびSICK社と共に、慎重にコンポーネントを選ぶことにより、最もシンプルな統(tǒng)合を最高の安全基準(zhǔn)で実現(xiàn)しました。テストセットアップは、オーストリア?シュタイレック市にあるKUKA Application Centerで行なわれ、コンポーネントの相互作用が詳細(xì)に検査?テストされました。
