AMR w środowisku pracy: Jak pogodzić bezpieczeństwo ludzi z obecnością robotów autonomicznych

AMR-y to gorący i rozwojowy temat. Wiele firm już je wdrożyło, a te, które się jeszcze nie zdecydowały, wkrótce będą musiały. Przemysł jest poniekąd „skazany” na roboty mobilne, bo brakuje rąk do pracy. W tej sytuacji, produkcja będzie musiała uwzględnić obecność autonomicznych robotów mobilnych w kontekście bezpieczeństwa ludzi i maszyn. W kolejnym artykule o AMR – pisanym bez pomocy chatbota – wyzwania związane z bezpieczeństwem pracy w otoczeniu robotów mobilnych opisuje nam Filip Jóźwiak z firmy WDX.

1. Kontakt człowieka z AMR w środowisku pracy

Pracująca maszyna jest źródłem energii kinetycznej ujętej w pewien proces i zaplanowany ruch. Niekontrolowany kontakt elementów maszyny lub całych urządzeń z organizmem ludzkim może być poważnym zagrożeniem dla zdrowia i życia. Nawet niewielka kolizja z autonomicznym robotem może mieć nieprzewidziane konsekwencje dla pracownika, a firma będzie musiała spowolnić lub wstrzymać procesy, co przełoży się na zakłócenie ciągłości. Aby uniknąć takich sytuacji, AMR-y są fabrycznie wyposażone w systemy bezpieczeństwa, które praktycznie eliminują ryzyko wypadków z udziałem ludzi, choć zawsze jakieś małe prawdopodobieństwo istnieje.

W większości przypadków rozdzielenie obszarów pracy ludzi i robotów nie jest możliwe, dlatego roboty są tak projektowane, aby harmonijnie współpracowały z ludźmi i innymi urządzeniami. Filip Jóźwiak, zajmujący się w WDX Group automatyzacją procesów logistycznych z wykorzystaniem robotów mobilnych, powiedział mi, że AMR-y są stworzone po to, żeby współpracować z całym ekosystemem fabryki, czyli z ludźmi, wózkami widłowymi i innymi elementami infrastruktury.

2. Jakie jest ryzyko kolizji robota z człowiekiem

Specjaliści uważają, że nie ma możliwości, żeby robot wjechał w cokolwiek. – Nie ma możliwości, żeby doszło do awarii sensora i robot wykonał jakiś niezapowiedziany ruch. W momencie, kiedy zostaje przerwana komunikacja między sterowaniem a sensorami LIDAR, robot automatycznie się zatrzymuje. Jeżeli jakikolwiek element nie działa poprawnie, robot nie będzie funkcjonował, po prostu nie będzie się poruszał – wyjaśnia robotyk z WDX.

Ponadto, roboty autonomiczne sygnalizują otoczeniu swoją pozycję. – Robot wyposażony jest w sygnalizator dźwiękowy, który ostrzega o jego zbliżaniu się. Dodatkowo posiada tzw. Blue Spot – niebieskie światło rzucane na podłogę, dzięki któremu widać jego drogę jeszcze zanim robot sam stanie się widoczny zza zakrętu. Do tego dochodzą paski LED wokół obudowy, które sprawiają, że robot jest bardzo dobrze widoczny w strefie produkcyjnej – podkreśla Filip Jóźwiak.

3. Elementy konstrukcyjne AMR-ów poprawiające bezpieczeństwo

AMR-y oceniają swoje położenie i otoczenie na podstawie obrazu dostarczanego przez zestaw skanerów. To one są odpowiedzialne za stworzenie czegoś w rodzaju dookólnego obrazu najbliższej przestrzeni. Pojawienie się przeszkody na drodze, powoduje przerwanie pracy robota.

– System jest tak stworzony, że robot za pomocą skanerów, tworzy wokół siebie niewidzialną strefę. Wtargnięcie czegokolwiek w tę strefę, powoduje nagłe zatrzymanie robota. Warto podkreślić, że to prędkość definiuje w sposób dynamiczny wielkość wspomnianej strefy. Im szybciej robot się porusza, tym strefa jest większa. To praktyczny przykład bezpieczeństwa maszyn, które jest dla nas najważniejsze – mówi Jóźwiak.

Jak większość urządzeń w środowisku przemysłowym, również AMR-y są wyposażone w obwody safety, których nadrzędnym celem jest zapewnienie bezpieczeństwa ludzi, ale także zapobieganie uszkodzeniom maszyny. Działanie tych obwodów w AMR-ach jest oparte głównie na sprzężeniu skanerów z automatyką robota.

– Obwody safety w AMR-ach opierają się na połączeniu i odpowiednim zaprogramowaniu układu skanerów z całą automatyką i mechaniką robota. Dzięki temu, odpowiednio reagują na obiekty pojawiające się w ich pobliżu. W zależności od stopnia interakcji z człowiekiem, stosowane są różne rodzaje czujników – wyjaśnia robotyk.

4. Stabilność AMR-ów. Czy mogą się przewrócić?

Konstruktorzy autonomicznych robotów mobilnych, już na etapie projektowania muszą uwzględnić różne warianty zabudowy i stabilności urządzeń pracujących z różnym załadunkiem.

– W fazie tworzenia koncepcji technicznej, projektanci AMR-ów wykonują testy stabilności ładunku. Kiedyś mieliśmy projekt dla dużej huty szkła, gdzie urządzenie podnosiło 900-kilogramową paletę z butelkami. Między kolejnymi warstwami butelek była tylko tekturowa przekładka. Klient miał obawy, że jeśli nagle przed robota wejdzie człowiek, to w wyniku nagłego zatrzymania, cała paleta runie na obiekt, który wszedł w strefę bezpieczeństwa robota. Dlatego zmniejszyliśmy prędkość oraz zwiększyliśmy rampy hamowania robota, dodatkowo wykonaliśmy również taką zabudowę, że nawet gdyby cokolwiek się stało, to cały ładunek zostałby w obrębie robota – opowiada wdrożeniowiec z WDX.

Ten przykład pokazuje, że bezpieczeństwo jest uwzględniane już na etapie projektowania. Roboty transportujące ładunki nawet do 2 ton muszą być bezpieczne dla ludzi, ponieważ producenci biorą za to odpowiedzialność.

5. Jak powinna wyglądać edukacja – szkolenie pracowników?

Robotyzacja przemysłu, a zwłaszcza automatyzacja procesów postępuje dynamicznie, co sprawia, że również szkolenia bhp muszą podążać za tymi trendami. Pracownicy, poruszając się po hali produkcyjnej lub magazynowej, muszą mieć pełną świadomość ryzyka związanego z obecnością i ruchem urządzeń autonomicznych. Muszą też znać podstawowe zasady zachowania w takich warunkach.

Filip Jóźwiak z WDX zauważa, że świadomość pracowników w tym zakresie rośnie. – Gdy klienci kupują pierwszego robota, ludzie często nie wiedzą, jak się wobec niego zachowywać. Na początku zwykle instruuje się pracowników, że robot ma pierwszeństwo, aby nie zaburzać jego pracy. WDX zazwyczaj szkoli ludzi, jak bezpiecznie współpracować z robotami. Im dłużej roboty pracują w fabryce, tym lepiej układa się współpraca człowiek-robot. Powinniśmy uczyć ludzi, jak bezpiecznie łączyć te dwa światy – podkreśla robotyk.

Płynna praca całego systemu jest bardzo ważna. – Roboty muszą współdziałać z całym „życiem” fabryki, ale mają zawsze pierwszeństwo. Jeśli operator wózka widłowego zauważy lub usłyszy nadjeżdżającego w danym korytarzu robota, powinien go przepuścić – dodaje robotyk z WDX.

7. Największe wyzwania związane z wdrażaniem AMR-ów w Przemyśle 4.0

Rynek i zapotrzebowanie konsumentów wymusza większą automatyzację i niezawodność procesów. Aby utrzymać wydajność, urządzenia takie jak AMR-y muszą pracować w sposób niezakłócony. Wdrożeniowcy AMR wyznają zatem zasadę, że najważniejsze, aby roboty stabilnie wspierały procesy logistyczne. Nie mogą nękać obsługi nieustającymi problemami związanymi z delokalizacją, czy z brakiem łączności z końcówką linii.

– Ekipa wdrożeniowa powinna wiedzieć, co zrobić z rozwiązaniem, żeby je poprawnie wdrożyć do procesu, bo na pozór wszystkie fabryki logistycznie wyglądają podobnie, ale podczas każdego wdrożenia napotykamy nowe problemy. Wtedy decydujące jest doświadczenie, znajomość technologii i szybki czas wdrożenia – zaznacza nasz ekspert.

Na AMR-ach pojawiają się bardzo różne rodzaje zabudowy, w zależności od przeznaczenia i charakteru działalności firmy. Mogą to być podnośniki, podajniki, czy obrotnice. Ograniczeniem jest właściwie tylko wyobraźnia konstruktorów. – Instalujemy podnośniki śrubowe, mamy automatyczny przenośnik rolkowy, zainstalowaliśmy również obrotnice do rolek czy moduły do transportu opon – wylicza Filip Jóźwiak.

8. Jakie są korzyści z wykorzystania AMR?

AMR-y mogą mieć różne zastosowania. Wykonują powtarzalne, obciążające, monotonne zadania w środowisku magazynowym takie jak kompletowanie zamówień czy transport regałów z towarem do człowieka (w modelu goods-to-person). To żmudne zadania wykonywane wcześniej przez ludzi, którzy byli poddawani przez to rozmaitym obciążeniom fizycznym i psychicznym.

Jak się okazuje, jednym z najważniejszych czynników wpływających na coraz większe zastosowanie AMR-ów wcale nie jest chęć automatyzacji dla samej automatyzacji. Prawda jest bardziej prozaiczna.

– Większość firm decyduje się na zakup robotów z powodu problemów z dostępnością siły roboczej – braku pracowników lub wysokiej rotacji kadry. Poza tym ludzie są tylko ludźmi i mogą powodować wypadki, uszkadzać bramy, odbojniki czy przenośniki, a czasami przypadkowo przestawiać elementy linii. Klienci natomiast oczekują mierzalnego, stabilnego procesu logistycznego, i właśnie to jest głównym powodem, dla którego wybierają roboty – podsumowuje Filip Jóźwiak, specjalista zajmujący się budową AMR-ów.

9. Podsumowanie

AMR-ów jest coraz więcej w środowiskach przemysłowych. Nie ma dokładnych danych, ale ocenia się, że w naszym kraju może pracować obecnie od kilkuset do kilku tysięcy AMR-ów. Niektóre modele tych urządzeń już dzisiaj łączą autonomiczność i mobilność poziomą ze zdolnościami manipulacyjnymi cobotów. To wszystko sprawia, że konieczne będą coraz to nowsze rozwiązania bezpieczeństwa, eliminujące fizyczne zagrożenie ze strony maszyn. Będziemy je opisywać w naszych kolejnych artykułach.

Autor: mgr Tomasz Bazan – BHP Tech – specjalizuje się w tematyce bezpieczeństwa pracy, technologii przemysłu i gospodarki. Zajmuje się szkoleniami i obsługą z zakresu bhp i ochrony przeciwpożarowej oraz mediami cyfrowymi dla biznesu.