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觀點 | 投資AMR的考量:自主移動機器人的安全性

2019-12-05 17:58 性質:轉載 作者:安全的 來源: MiR自主移動機器人
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全面的安全性是協作移動機器人和自主移動機器人AMR的主要特性,這些機器人可以在動態環境中運行,并與人類一起工作。由于各行業對AMR的需求日益增長,提供確保安全的系統至關重要。討論安全問題時...

全面的安全性是協作移動機器人和自主移動機器人AMR的主要特性,這些機器人可以在動態環境中運行,并與人類一起工作。由于各行業對AMR的需求日益增長,提供確保安全的系統至關重要。

討論安全問題時,需要區別實現日常操作自主安全導航的機器人特征,以及機器人內部集成的安全功能,以確保即使主要系統出現故障,機器人也能始終確保安全。

AMR特點:MiR機器人的傳感輸入確保安全導航

MiR機器人日常操作的安全行駛模式依賴多傳感器安全系統,通過將數據輸入復雜的規劃算法,幫助機器人確定行駛路線,并判斷是否需要調整路徑或立即安全停車以避免碰撞。

先進的雙激光掃描儀方式進行導航并實時檢測障礙

所有MiR機器人都配備了雙激光掃描儀,分別位于機器人的前后兩個角落,提供360度的視場FoV。借助這種雙激光方法,機器人能夠在遇到無法移動的障礙物時安全后退,或者探測從后面或側面接近的人,并在需要時停車或調整路線。作為第一家AMR制造商,MiR使用最新最先進的激光掃描技術——SICK microScan3。這些通過ISO 13849認證的激光掃描儀符合類別3性能水平d安全標準,性能優于市面所有其他激光掃描儀。借助SICK microScan3,機器人不受光線和灰塵的影響,而這些因素通常會嚴重影響機器人導航,而且這些激光掃描儀的精度是其他類型激光掃描儀的10倍。 

雙3D相機提升安全性

激光掃描儀是MiR機器人綜合安全和導航系統的主要組成部分。此外,確保MiR移動機器人日常操作安全順利還需要許多其他功能。

安裝在機器人前側的雙3D相機可以幫助機器人探測0-1,700mm高的障礙物。在120°的水平視角下,機器人總能看到前進道路上的障礙物。相機可檢測在安全激光掃描儀視場范圍內外的障礙物。這使得機器人可以安全地圍繞桌子移動,例如,桌子在激光掃描器的視場之上,但低于機器人的高度(包括頂部模塊和負載)。還可以避開其他障礙物,如貨架。

2臺3D 相機 | 視場:檢測0-1,700mm高的物體 120°水平視角

用于檢測腳部和托盤的接近傳感器

MiR500和MiR1000機器人配備了24個接近傳感器,安裝在機器人的各個角落并指向地面。這些傳感器專門檢測低于激光掃描儀視場的腳部和托盤。AMR行駛時,可以借助相機檢測并繞開前方地板上的障礙物,但當它從靜止狀態轉變為移動和轉動時,激光掃描儀無法檢測緊鄰它且高度低于20cm的障礙物,例如腳部和空托盤等,這會導致危險情況發生。在這里,MiR機器人配備了其他AMR通常不具備的接近傳感器,從而提升了安全性,而這對重載機器人至關重要,因為如果它們壓過腳部,會造成嚴重傷害。 

每個角落配備6個接近傳感器,檢測空托盤和腳部

額外傳感輸入與軟件提升安全性

MiR機器人配備的其他傳感器包括加速度計和陀螺儀,用于感測慣性力、加速度和旋轉;每個輪子上都配備編碼器以測量速度,并精確反饋給激光掃描儀,以檢測機器人是否在潮濕的地板上打滑。

機器人的保護區域取決于機器人的速度。這使得機器人在非常接近障礙物時能夠安全緩慢地行駛,如果幾厘米范圍內出現一個人或障礙物,機器人就會自動停車。 

最后,還可以輕松為機器人編程來優化安全性。可以通過個人電腦、智能手機或平板電腦輕松在機器人地圖上標記出禁區。其他指令編程也可以輕松實現,如定義首選路徑或限制機器人在交通繁忙區域的速度。所有MiR機器人都配備獨特的燈條,可以通過顏色變換提醒工作人員,還可以輕松設置聲音提示,包括嘟嘟聲、喇叭聲或任何其他聲音。 

可以輕松更新機器人地圖的不同區域,

這些區域用不同的顏色區分。

在這張地圖上,您可以看到:

紅色區域=禁區 綠色區域=首選區域 黃色區域=機器人發聲區域

功能安全增加了MiR安全系統的可靠性

在沒有外部安全措施的環境中,自主移動機器人與人一起搬運貨物。有些AMR體積較小,只能承載小型貨物,但重載AMR的負載較高,可以裝載托盤或大型貨物,最大重量可達1,000公斤。如果常規安全系統由于某種原因出現故障,重載AMR尤其容易造成傷害。例如,一種非常危險的情況就是電機控制器短路。如果沒有配備額外安全功能,AMR會全速運行而無法停車,這可能造成巨大危害。這只是AMR必須提供符合安全標準的功能安全措施的一個例子,以解決固有安全設計措施(如傳感輸入)無法解決的潛在風險。

AMR安全系統要求的性能水平

所有安全系統的設計都有一個基本前提,即任何系統都有可能發生故障。根據AMR最適用的安全標準EN 1525,AMR的安全功能應根據EN ISO 13849類別3性能水平d進行設計,它用于評估與安全相關的控制系統。所需性能級別作為風險評估的一部分而確定,其中危險情況被劃分為5個性能級別,從PL“a”(低)到PL“e”(高)。風險越大,安全系統的可靠性要求就越高。如果一個安全系統是PLd級,這意味著系統發生危險故障的概率是每小時>10-7 到 >10-6次,相當于20年不到一次。類別是指用以達到特定性能水平的電路結構。類別3意味著電路是多通道結構,始終能夠檢測單個故障。

圖例

I: 起點 PLr: 需要的性能水平

參數

S: 損壞的嚴重程度 S1: 輕傷 S2: 重傷

F: 風險發生頻率

F1: 罕見到頻繁,持續時間短 F2: 頻繁到連續,持續時間長

P: 避免風險或限制損失的可能性

P1: 在某些情況下是可能的 P2: 不太可能

風險圖用于確定指定安全功能所需的性能級別(PLr)。如果AMR系統發生故障,可能會對人造成嚴重的傷害,因此大多數安全功能都需要達到PLd級。

設計符合安全標準

MiR機器人滿足EN 1525和美國相應標準ANSI / ITSDF標準B56.5-2012,產品設計面向未來標準,如ISO/FDIS 3691-4、ISO/FDIS 10218、RIA 15:08以及UL 3100,配備各類相關安全功能,以確保即使主要安全功能發生故障,機器人也能做出反應確保安全。MiR機器人的安全功能在Sistema報告中有記載,MiR可以根據客戶要求共享信息。

四大功能;緊急停車、區域切換、人員檢測和超速檢測是AMR的強制要求,所有MiR機器人都包含這些功能。這些功能可以確保機器人在發生故障時停車,因為如果發生故障,緊急停車會切斷電力傳動的電源。

五大安全功能;區域屏蔽、安全限制速度、安全保護停車、移動能力和系統緊急停車都是為了應對與負載和容量相關的危險,因此MiR500和MiR1000包含這些功能。機器人在日常操作中也會主動使用這些功能。例如,當機器人停靠在托盤架上時,現場減弱用于減弱/減少保護區域;因為通常情況下,為了確保在人類周圍時的安全性,重載機器人的保護區域相當大,而在行駛進入托盤架時,保護區域需要顯著縮小。一旦機器人行駛出托盤架,保護區域將重新激活。同樣,裝卸貨物時也使用安全保護停車和行走功能,以確保機器人在裝卸貨物時禁止行駛。當裝卸完成后,這些功能將被停用,機器人可以再次行駛。 

始終確保安全至上

投資AMR的重要考量是不能危及安全。必須始終以安全的方式使用AMR,因為您的員工將與它在同一場所工作。因此,當您投資AMR系統時,必須考慮AMR的設計是否能夠應對安全特性故障。

MiR機器人配備了先進的多傳感器安全系統和功能安全措施,堪稱市場上最安全的AMR。MiR機器人不僅符合當前和未來的安全標準,也是營造AMR與人類協作的安全工作環境的解決方案。

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