Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 60.1.2.3-2021/ISO/TS 15066:2016 "Роботы и робототехнические устройства. Требования безопасности для роботов, работающих совместно с человеком" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 августа 2021 г. N 714-ст)

Robots and robotic devices. Safety requirements for robots used in collaborative operations with human operator

ОКС 25.040.30

Дата введения - 1 ноября 2021 г.
Введен впервые

ГАРАНТ:

Курсив в тексте не приводится

Предисловие

1 Подготовлен Федеральным государственным учреждением "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук" (ИПМ им. М.В. Келдыша РАН) и Факультетом космических исследований Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (ФКИ МГУ имени М.В. Ломоносова) на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии международного документа, указанного в пункте 4

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 141 "Робототехника"

3 Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 августа 2021 г. N 714-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному документу ISO/TS 15066:2016 "Роботы и робототехнические устройства. Роботы для совместной работы" (ISO/TS 15066:2016 "Robots and robotic devices - Collaborative robots", IDT).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного документа для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 Введен впервые

Введение

Стандарты комплекса ГОСТ Р 60 распространяются на роботов и робототехнические устройства. Целью стандартов является повышение интероперабельности роботов и их компонентов, а также снижение затрат на их разработку, производство и обслуживание за счет стандартизации и унификации процессов, интерфейсов и параметров.

Стандарты комплекса ГОСТ Р 60 представляют собой совокупность отдельно издаваемых стандартов. Стандарты данного комплекса относятся к одной из следующих тематических групп: "Общие положения, основные понятия, термины и определения", "Технические и эксплуатационные характеристики", "Безопасность", "Виды и методы испытаний", "Механические интерфейсы", "Электрические интерфейсы", "Коммуникационные интерфейсы", "Методы программирования", "Методы построения траектории движения (навигация)", "Конструктивные элементы". Стандарты любой тематической группы могут относиться как ко всем роботам и робототехническим устройствам, так и к отдельным группам объектов стандартизации - промышленным роботам в целом, промышленным манипуляционным роботам, промышленным транспортным роботам, сервисным роботам в целом, сервисным манипуляционным роботам и сервисным мобильным роботам.

Настоящий стандарт относится к тематической группе "Безопасность" и распространяется на промышленных роботов. Он идентичен международному документу ISO/TS 15066:2016, который разработан Техническим комитетом ТК 299 ИСО "Робототехника".

Задачей разработки робототехнического комплекса, который выполняет работу во взаимодействии с оператором, является желание совместить умение роботов выполнять монотонные повторяющиеся действия с индивидуальными навыками и способностями людей. Человек обладает уникальной способностью находить решения в неопределенных ситуациях; роботы демонстрируют точность, мощность и выносливость.

Для обеспечения безопасности в робототехнические комплексы традиционно исключают доступ оператора в рабочую зону робота, пока робот включен. Поэтому различные операции, требующие вмешательства человека, часто не могут быть автоматизированы с использованием робототехнических комплексов.

Настоящий стандарт представляет собой руководство по организации совместной работы с роботом, когда робототехнический комплекс и люди используют одно и то же рабочее пространство. В совместной работе большое значение приобретают функции обеспечения безопасности, реализуемые системой управления, особенно при контроле таких параметров технологического режима, как скорость и сила.

Для комплексной оценки рисков требуется учет особенностей не только самого робототехнического комплекса, но и среды, в которой он функционирует, т.е. рабочего места. При реализации совместной работы людей и робототехнических комплексов могут быть получены и эргономические преимущества, например обеспечение более удобной позы для работника.

Настоящий стандарт дополняет и уточняет стандарты безопасности промышленных роботов ИСО 10218-1 и ИСО 10218-2, а также дает дополнительные указания по новым функциям оперативного управления робототехническими комплексами для совместного выполнения работы.

Роботы, которые используются в совместных операциях, определяемых настоящим стандартом, должны удовлетворять требованиям ИСО 10218-1, робототехнические комплексы - требованиям ИСО 10218-2.

Примечание - Область использования совместных операций является развивающейся. Поэтому понятия ограничения мощности и силы воздействия робота, указанные в настоящем стандарте, могут быть развиты в будущих редакциях.

1 Область применения

Настоящий стандарт определяет требования безопасности для промышленных робототехнических комплексов, предназначенных для совместной работы с оператором, и их рабочей среды, а также дополняет требования и рекомендации по совместным действиям с промышленными роботами, приведенные в ИСО 10218-1 и ИСО 10218-2.

Настоящий стандарт применим к промышленным робототехническим комплексам, соответствующим ИСО 10218-1 и ИСО 10218-2. Настоящий стандарт не распространяется на непромышленные роботы, хотя представленные принципы безопасности могут быть полезны для других областей робототехники.

Примечание - Настоящий стандарт неприменим к робототехническим прикладным комплексам для совместной работы с оператором, разработанным до его публикации.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты [для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения к нему)]:

ISO 10218-1:2011, Robots and robotic devices - Safety requirements for industrial robots - Part 1: Robots (Роботы и робототехнические устройства. Требования безопасности для промышленных роботов. Часть 1. Роботы)

ISO 10218-2:2011, Robots and robotic devices - Safety requirements for industrial robots - Part 2: Robot systems and integration (Роботы и робототехнические устройства. Требования безопасности для промышленных роботов. Часть 2. Робототехнические комплексы и их интеграция)

ISO 12100, Safety of machinery - General principles for design - Risk assessment and risk reduction (Безопасность производственных механизмов. Общие принципы проектирования. Оценка рисков и снижение рисков)

ISO 13850, Safety of machinery - Emergency stop function - Principles for design (Безопасность производственных механизмов. Функция аварийного останова. Принципы проектирования)

ISO 13855, Safety of machinery - Positioning of safeguards with respect to the approach speeds of parts of the human body (Безопасность производственных механизмов. Размещение защитных приспособлений в соответствии со скоростью приближения частей тела человека)

IEC 60204-1, Safety of machinery - Electrical equipment of machines - Part 1: General requirements (Безопасность производственных механизмов. Электрооборудование производственных механизмов. Часть 1. Общие требования)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ИСО 10218-1, ИСО 10218-2 и ИСО 12100, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 совместная работа (collaborative operation): Состояние, при котором специально разработанный робототехнический комплекс и оператор работают в совместном рабочем пространстве.

Примечание - Адаптировано из ИСО 10218-1:2011, пункт 3.4.

3.2 (механическая) мощность [(mechanical) power]: Механическая скорость выполнения работ и количество энергии, потребляемой за единицу времени при их выполнении.

Примечание - Мощность не связана с номинальной мощностью устройства, например двигателя.

3.3 совместное рабочее пространство (collaborative workspace): Пространство в рабочей зоне робота, в котором робототехнический комплекс (включая заготовку) и человек могут выполнять задачи одновременно во время производственной операции.

Примечание 1 - Пример совместного рабочего пространства приведен на рисунке 1.

Примечание 2 - Адаптировано из ИСО 10218-1:2011, пункт 3.5.

3.4 квазистатический контакт (quasi-static contact): Контакт между оператором и частью робототехнического комплекса, при котором часть тела оператора может быть зажата между движущейся частью робототехнического комплекса и другой неподвижной или движущейся частью роботизированной ячейки.

3.5 кратковременный контакт (transient contact): Контакт между оператором и частью робототехнического комплекса, при котором часть тела оператора не зажата и может быть отведена от движущейся части робототехнического комплекса.

3.6 защитное разделительное расстояние (protective separation distance): Кратчайшее допустимое расстояние между любой движущейся опасной частью робототехнического комплекса и любой частью поверхности тела людей, которые находятся в совместном рабочем пространстве.

Примечание - Разделительное расстояние может быть фиксированным или переменным.

3.7 модель тела (body model): Представление человеческого тела в виде отдельных сегментов, характеризующихся соответствующими биомеханическими свойствами.

4 Разработка промышленных робототехнических комплексов для совместной работы с оператором

4.1 Общие положения

ИСО 10218-2:2011 определяет требования безопасности для промышленных роботов и робототехнических комплексов, включая робототехнические комплексы, предназначенные для совместной работы с оператором. Эксплуатационные характеристики таких робототехнических комплексов существенно отличаются от эксплуатационных характеристик традиционных систем робототехнического оборудования, производственных механизмов и другого оборудования. В совместных действиях операторы могут работать в непосредственной близости от робототехнического комплекса, в результате чего в совместной рабочей области может произойти физический контакт между оператором и роботом (см. рисунок 1).

Любая разработка робототехнического комплекса для совместной работы с оператором требует подготовки защитных мер для обеспечения безопасности оператора в течение всего времени работы с роботом. Для выбора надлежащих мер по снижению рисков необходимо провести оценку рисков с целью выявления опасностей и оценку рисков, связанных с применением робототехнического комплекса для совместной работы.

1 - область действия робота; 2 - совместное рабочее пространство

Рисунок 1 - Пример совместного рабочего пространства

4.2 Разработка прикладных систем для совместной работы

Ключевым вопросом в разработке робототехнических комплексов для совместной работы с оператором и связанной с ней компоновкой роботизированной ячейки является устранение опасностей и снижение рисков, что может включать или влиять на проектирование рабочего пространства. Для этого при разработке рабочей среды необходимо учитывать факторы, которые обеспечивают требуемый уровень безопасности:

a) установленные границы (трехмерные) совместного рабочего пространства;

b) совместное рабочее пространство, доступ в него и промежуток безопасности:

1) определение ограниченного пространства и рабочих пространств для совместной работы;

2) факторы, влияющие на форму, положение и размер совместного рабочего пространства (например, хранение материалов, требования к организации работы, наличие препятствий);

3) необходимость в промежутках безопасности вокруг препятствий, таких как арматура, оборудование и строительные опоры;

4) доступность для операторов;

5) предполагаемый(е) и разумно предсказуемый(е) контакт(ы) между частями робототехнического комплекса и оператором;

6) пути доступа (например, осуществляемые операторами маршруты, перемещение материалов в совместное рабочее пространство);

7) опасности, связанные со скольжениями, спотыканиями и падениями (например, кабельные лотки, кабели, неровные поверхности, тележки);

c) эргономика и взаимодействие человека с оборудованием:

1) четкость назначения элементов управления;

2) возможное напряжение, усталость оператора или недостаток концентрации, возникающие в результате совместной работы;

3) ошибки или неправильное использование (преднамеренное или непреднамеренное) оборудования оператором;

4) возможное рефлекторное поведение оператора по отношению к работе робототехнического комплекса и соответствующего оборудования;

5) требуемый уровень подготовки и навыков оператора;

6) допустимые биомеханические ограничения при предполагаемой эксплуатации и при обоснованно прогнозируемом неправильном использовании;

7) потенциальные последствия одиночных или повторяющихся контактов;

d) пределы использования:

1) описание выполняемой работы, включая описание необходимой подготовки и навыков оператора;

2) идентификация лиц (групп), имеющих доступ к совместному рабочему пространству;

3) потенциальные намеренные и непреднамеренные последствия контактов с оборудованием;

4) разрешение доступа только операторам, имеющим допуск;

e) переходы (временные рамки):

1) начало и окончание совместной работы;

2) переход от совместной работы к другим режимам работы.

4.3 Идентификация опасностей и оценка рисков

4.3.1 Общие положения

Интегратор должен провести оценку рисков для совместной работы, как описано в ИСО 10218-2:2011, подраздел 4.3. Следует принимать во внимание потенциально намеренные или обоснованно прогнозируемые ненамеренные ситуации возникновения контакта между оператором и робототехническим комплексом, а также те ситуации, которые могут возникнуть при штатном взаимодействии оператора с оборудованием внутри совместного рабочего пространства.

Пользователь должен участвовать в оценке рисков и разработке рабочего пространства. Интегратор отвечает за обеспечение участия оператора в этой работе и за выбор соответствующих компонентов робототехнического комплекса, руководствуясь требованиями, предъявляемыми к прикладной системе.

4.3.2 Идентификация опасностей

Список существенных опасностей для роботов и робототехнических комплексов, содержащийся в ИСО 10218-2:2011 (приложение А), является результатом идентификации опасностей, выполненной в соответствии с ИСО 12100. Дополнительные опасности для оператора (например, пары, газы, химикаты и горячие материалы) могут создаваться конкретными прикладными системами (например, сваркой, сборкой, шлифованием или фрезерованием). Эти опасности следует учитывать при оценке рисков на этапе проектирования конкретной прикладной системы.

Процесс идентификации опасностей должен учитывать минимум:

a) опасности, связанные с роботом, в том числе:

1) характеристики робота (например, нагрузка, скорость, сила, импульс, крутящий момент, мощность, геометрия, форма поверхности и материал);

2) условия квазистатического контакта с роботом;

3) расположение относительно робота и близость оператора к нему (например, работа под роботом);

b) опасности, связанные с робототехническим комплексом, в том числе:

1) опасности, создаваемые рабочим органом робота и заготовкой, в том числе отсутствие эргономичного дизайна, острые края, потеря заготовки, выступы, работа с устройством смены инструмента;

2) перемещение оператора и его местонахождение и ориентация относительно расположения частей и самих элементов зданий (например, неподвижных конструкций, опор зданий, стен) и опасности, которые представляют предметы, находящихся на них;

3) конструкция креплений, размещение и способ фиксации зажимов, другие связанные с ними опасности;

4) определение того, будет ли контакт кратковременным или квазистатическим и какие части тела оператора могут участвовать в контакте;

5) вид и расположение любого управляемого вручную устройства, задающего движение робота (например, доступность, эргономичность, потенциальное неправильное использование, возможная путаница от контрольных индикаторов и индикаторов состояния и т.д.);

6) учет опасностей, которые создаются окружением (например, защитная крышка удалена из соседней машины, близость лазерной резки);

c) опасности, связанные с конкретным применением, в том числе:

1) опасности, создающиеся технологическим процессом (например, температура, частицы материала, вылетающие в процессе обработки, сварочные брызги);

2) ограничения, вызванные использованием средств индивидуальной защиты;

3) недостатки эргономического дизайна (например, приводящие к потере внимания, неправильной работе).

4.3.3 Документирование заданий

Интегратор путем консультаций с пользователем должен идентифицировать и документировать задачи, связанные с данной роботизированной ячейкой. Должны быть определены все разумно предсказуемые комбинации задач и опасностей. Совместно выполняемые задачи могут характеризоваться следующими факторами:

a) частотой и продолжительностью присутствия оператора в совместном рабочем пространстве с движущимся робототехническим комплексом (например, совместная сборка);

b) частотой и продолжительностью контакта между оператором и робототехническим комплексом, с учетом мощности его приводов или использующихся в прикладном процессе источников энергетической активности (например, физическое взаимодействие с инструментом или заготовкой в процессе ручного управления);

c) переходами между режимами совместного и несовместного выполнений технологических операций;

d) автоматическим или ручным запуском движения робототехнического комплекса после завершения совместной работы;

e) задачами, возникающими при организации одновременной работы нескольких операторов;

f) любыми дополнительными работами, выполняемыми в совместном рабочем пространстве.

4.3.4 Устранение опасностей и снижение рисков

После идентификации опасностей должны быть оценены риски, связанные с робототехническим комплексом для совместной работы, прежде, чем применять меры по снижению рисков. Эти меры основаны на следующих основополагающих принципах, перечисленных в порядке их значимости (см. ИСО 10218-2:2011, пункт 4.1.2):

a) устранение опасностей с использованием конструкции со встроенной безопасностью или снижение их влияния путем замещения;

b) защитные меры, которые не позволяют персоналу получить доступ к опасным ситуациям, контроль опасностей путем приведения их в безопасное состояние (например, остановка работы, ограничение силы, ограничение скорости) до того, как оператор сможет получить доступ или подвергнуться опасностям;

c) предоставление дополнительных защитных мер, таких как информация для использования, обучение, знаки, средства индивидуальной защиты и т.д.

Для традиционных робототехнических комплексов снижение риска обычно достигается за счет решений, которые гарантируют отделение оператора от робототехнического комплекса. При совместной работе снижение рисков главным образом осуществляется с использованием конструкции и надлежащего применения робототехнического комплекса и совместного рабочего пространства. Конкретные меры по снижению рисков для совместной работы определены в разделе 5.

5 Требования к применению робототехнических комплексов для совместной работы

5.1 Общие положения

Робототехнические комплексы, применяемые для совместной работы, должны соответствовать требованиям ИСО 10218-1:2011 и ИСО 10218-2:2011. Содержание настоящего раздела дополняет информацию, приведенную в ИСО 10218-1:2011, подраздел 5.10, и ИСО 10218-2:2011, подраздел 5.11.

5.2 Характеристики системы управления, связанные с безопасностью

Функции системы управления, связанные с безопасностью, должны соответствовать ИСО 10218-1:2011, подраздел 5.4, или ИСО 10218-2:2011, подраздел 5.2.

5.3 Компоновка совместного рабочего пространства

Компоновка совместного рабочего пространства должна быть такой, чтобы оператор мог выполнять все намеченные задачи. Любые риски, связанные с механическим производственным оборудованием или другой техникой, должны быть в достаточной степени уменьшены мерами, определенными при оценке рисков. Расположение оборудования и механизмов не должно создавать дополнительных опасностей. Для задания границ выделенного пространства следует использовать программные ограничения изменения положения степеней подвижности и программно задаваемые оси, ограничивающие перемещения робота, как описано в ИСО 10218-1:2011, пункт 5.12.3.

Риски, связанные с захватом или зажатием всего тела между робототехническим комплексом и, например, частями зданий, сооружений, инженерных сетей, других производственных механизмов и оборудования, должны быть устранены или должно быть организовано безопасное управление ими. В соответствии с ИСО 10218-2:2011 (пункт 5.11.3) должен быть предусмотрен разделительный интервал.

Примечание - Разделительный интервал может изменяться для комплексов, разработанных в соответствии с 5.5.4 и 5.5.5.

Если в совместном рабочем пространстве находится другое производственное оборудование, представляющее опасность, то должны быть приняты защитные меры в соответствии с ИСО 10218-2:2011, пункт 5.11.2. Любые функции, связанные с обеспечением безопасности, должны соответствовать требованиям 5.2.

5.4 Проектирование совместной работы с роботом

5.4.1 Общие положения

Требования к организации совместной работы с роботом установлены в ИСО 10218-2:2011, подраздел 5.11. При планировании совместной работы могут быть использованы методы обеспечения безопасности, определенные в 5.5, как по отдельности, так и в комбинации друг с другом.

При обнаружении любого сбоя в работе подсистемы обеспечения безопасности система управления должна обеспечивать защитную остановку (см. ИСО 10218-2:2011, подпункт 5.3.8.3). Работа не должна быть возобновлена прежде, чем она будет преднамеренно перезапущена оператором из-за пределов совместного пространства.

5.4.2 Защитные меры

Защитные меры должны распространяться на всех лиц, находящихся в совместном рабочем пространстве. Меры безопасности, используемые в совместном рабочем пространстве, должны соответствовать требованиям ИСО 10218-2:2011, подраздел 5.10.

Информация о действующих установках и параметрах безопасности при совместной работе должна быть доступна для просмотра и документирования с использованием уникального идентификатора (например, контрольной суммы) для того, чтобы изменения в конфигурации можно было легко идентифицировать (см. ИСО 10218-1:2011, пункт 5.12.3). Установка и настройка параметров безопасности совместной работы должны быть защищены от несанкционированных и непреднамеренных изменений паролей или аналогичными мерами безопасности.

5.4.3 Функции остановки

Во время совместной работы оператор должен иметь возможность остановить движение робота в любое время одним действием либо для него должна быть предусмотрена возможность беспрепятственного покидания совместного рабочего пространства.

Примеры средств для остановки движения роботов могут включать, но не ограничиваются следующими:

a) деблокирующее устройство;

b) устройство аварийной остановки;

c) остановка робота вручную в случае роботов, которые включают эту функцию.

Количество и расположение устройств аварийной остановки определяют при оценке рисков и должны соответствовать требованиям ИСО 13850.

5.4.4 Переходы между несовместными и совместными операциями

Переходы между методами совместной работы или между несовместной и совместной работой являются особо важными аспектами организации совместной работы. Они должны быть сконструированы таким образом, чтобы робототехнический комплекс не представлял неприемлемых рисков для оператора во время перехода.

Примечание - Для идентификации переходов между совместной и несовместной работой может быть использован визуальный индикатор.

5.4.5 Требования к деблокирующему устройству

ИСО 10218-1:2011 (подраздел 5.8) содержит положения о выносном пульте управления, имеющем деблокирующее устройство (см. ИСО 10218-1:2011, пункт 5.8.3) и функцию аварийной остановки (см. ИСО 10218-1:2011, пункт 5.8.4). Деблокирующее устройство традиционно используют для снижения риска работы с оборудованием. Если при оценивании риска будет найдено решение, которое уменьшает степень риска за счет использования изначально безопасных конструктивных мер или ограничительных функций, тогда допускается использование выносного пульта управления совместной работой робототехнического комплекса без деблокирующего устройства.

Если безопасность совместной работы основана на ограничивающих функциях без использования деблокирующего устройства, то эти функции должны постоянно оставаться активированными. Должны быть установлены безопасные диапазоны изменения показателей, характеризующих прикладной процесс (например, скорость, силу или значения координат степеней подвижности), которые обеспечивают достаточное снижение риска для программирования, настройки, устранения неполадок, обслуживания и других задач, традиционно выполняемых с использованием деблокирующего устройства.

Всякий раз, когда ограничивающие функции с расчетной безопасностью не активны в заданной конфигурации, робототехнический комплекс для совместной работы должен включать альтернативный метод защиты, такой как деблокирующее устройство, отвечающее требованиям ИСО 10218-1:2011, пункт 5.8.3.

Когда деблокирующее устройство не входит в состав робототехнического комплекса, информация для использования должна включать:

a) уведомление о том, что деблокирующее устройство не включено в состав робота. Если устройство для безопасной контролируемой остановки является опцией, производитель должен предоставить инструкции по установке деблокирующего устройства;

b) отказ от ответственности, указывающий, что робота, не оснащенного деблокирующим устройством, следует использовать только совместно с конструктивными мерами обеспечения безопасности или с активными ограничивающими функциями с расчетной безопасностью.

5.5 Совместная работа

5.5.1 Общие положения

При совместной работе могут быть использованы один или несколько следующих методов:

a) контролируемая остановка с расчетной безопасностью;

b) ручное управление;

c) ограничение скорости и соблюдение защитного расстояния разделения;

d) ограничение мощности и силы.

5.5.2 Контролируемая остановка с расчетной безопасностью

5.5.2.1 Описание

При этом способе работы используются возможности контролируемой остановки робота с расчетной безопасностью, обеспечивающей прекращение движения робота в совместном рабочем пространстве прежде, чем оператор войдет в совместное рабочее пространство для взаимодействия с робототехническим комплексом с целью выполнения задачи (например, для погрузки детали в рабочий орган робота). Если в совместном рабочем пространстве нет оператора, робот может работать в режиме несовместного выполнения операции. Когда робототехнический комплекс находится в совместном рабочем пространстве, срабатывает функция контролируемой остановки с расчетной безопасностью и движение робота прекращается. Оператору разрешается войти в совместное рабочее пространство. Движение робототехнического комплекса может продолжаться без каких-либо дополнительных вмешательств только после выхода оператора из совместного рабочего пространства.

5.5.2.2 Требования к роботу

Для того, чтобы робототехнический комплекс мог быть использован в совместной операции, в которой безопасность обеспечивается путем контролируемой остановки с расчетной безопасностью, он должен удовлетворять следующим требованиям:

a) если движение робота ограничено, то ограничения должны соответствовать ИСО 10218-1:2011, подраздел 5.12;

b) робот должен быть оснащен функцией, обеспечивающей защитную остановку в соответствии с ИСО 10218-1:2011, пункт 5.5.3.

5.5.2.3 Требования к робототехническому комплексу

Действия, выполняемые робототехническим комплексом при обеспечении безопасности с использованием контролируемой остановки с расчетной безопасностью, указаны на рисунке 2. Робототехническому комплексу разрешено перемещаться в совместное рабочее пространство только в том случае, если оператор отсутствует в нем. Если оператора нет в совместном рабочем пространстве, робототехнический комплекс может работать в нем несовместно.

Рисунок 2 - Таблица истинности в операциях с использованием контролируемой остановки с расчетной безопасностью

Совместное рабочее пространство должно устанавливаться с учетом расстояний, которые соответствуют требованиям ИСО 13855. Система управления робота должна быть оборудована устройствами безопасности, которые обнаруживают наличие оператора в совместном рабочем пространстве. Доступ оператора к ограниченному пространству, находящемуся вне совместного рабочего пространства, должен быть предотвращен в соответствии с оценкой рисков.

Если безопасность обеспечивается контролируемой остановкой с расчетной безопасностью, оператор должен иметь доступ к совместному рабочему пространству только при следующих условиях:

a) когда в совместном рабочем пространстве отсутствуют робототехнический комплекс и другие опасности;

b) когда робототехнический комплекс находится в совместном рабочем пространстве и безопасность обеспечивается контролируемой остановкой с расчетной безопасностью (останов категории 2) в соответствии с ИСО 10218-1:2011, подраздел 5.4. Эта функция обеспечения безопасности должна оставаться активированной в течение всего времени, пока оператор находится в совместном рабочем пространстве;

c) когда робототехнический комплекс находится в совместном рабочем пространстве и используется защитная остановка в соответствии с требованиями ИСО 10218-1:2011, подраздел 5.4 и пункт 5.5.3.

При обеспечении безопасности путем использования контролируемой остановки с расчетной безопасностью (остановкой категории 2) робот может замедлиться после инициализации функции, реализованной в соответствии с требованиями МЭК 60204-1.

Когда оператор покидает совместное рабочее пространство, функция контролируемой остановки с расчетной безопасностью может быть отключена и движение робототехнического комплекса может возобновиться автоматически.

Любое условие, нарушающее эти эксплуатационные требования, должно привести к защитной остановке (остановке категории 0) в соответствии с требованиями МЭК 60204-1.

5.5.3 Ручное управление

5.5.3.1 Описание

При этом способе работы оператор использует ручное устройство для передачи команд движения роботу. Перед тем, как оператору будет разрешено войти в совместное рабочее пространство и выполнить задание, требующее ручного управления, робот должен перейти в состояние контролируемой остановки с расчетной безопасностью (см. 5.5.2). Задание выполняется путем ручного управления задающими устройствами, расположенными на или вблизи рабочего органа робота.

Робототехнические комплексы, используемые для ручного управления, могут быть оснащены дополнительными функциями, такими как усилители силы, виртуальные зоны безопасности или трекинг-технологии.

Если в задаче ручного управления выполняются требования 5.5.5, то требования 5.5.3 не применяются.

5.5.3.2 Требования

5.5.3.2.1 Общие положения

У робота должны быть предусмотрены функция контролируемой скорости с расчетной безопасностью (см. ИСО 10218-1:2011, пункт 5.6.4) и функция контролируемой остановки с расчетной безопасностью (см. 5.5.2). Определение ограничения контролируемой скорости с расчетной безопасностью должно осуществляться на основе оценки рисков. Если безопасность оператора зависит от ограничения диапазона перемещений робота, то в роботе должно быть предусмотрено программное ограничение степеней подвижности и пространства с расчетной безопасностью.

Последовательность действий для ручного управления следующая:

a) робототехнический комплекс готов к ручному управлению, когда он входит в совместное рабочее пространство и активирует функцию контролируемой остановки с расчетной безопасностью (см. 5.5.2), оператор может затем войти в совместное рабочее пространство;

b) когда оператор перевел управление робототехнического комплекса на устройство ручного управления, состояние контролируемой остановки с расчетной безопасностью прекращается и оператор выполняет задачу ручного управления;

c) когда оператор освобождает задающее устройство, робототехнический комплекс должен вернуться в состояние контролируемой остановки с расчетной безопасностью (см. 5.5.2);

d) когда оператор вышел из совместного рабочего пространства, робототехнический комплекс может возобновить несовместную работу.

Если оператор входит в рабочее пространство для совместной работы до того, как робототехнический комплекс готов для ручного управления, он должен быть остановлен посредством защитной остановки (см. ИСО 10218-1:2011, пункт 5.5.3).

Доступ в ограниченное пространство вне совместного рабочего пространства должен быть предотвращен в соответствии с оценкой рисков.

5.5.3.2.2 Задающее устройство

Робототехнический комплекс должен быть оснащен задающим устройством, которое обеспечивает возможность активации аварийной остановки (см. ИСО 10218-1:2011, пункты 5.5.2 и 5.8.4), и деблокирующим устройством (см. ИСО 10218-1:2011, пункты 5.8.3), если противное не предусмотрено требованиями 5.4.5, которые позволяют исключить деблокирующее устройство.

Задающее устройство должно быть расположено с учетом следующих требований:

a) обеспечивать возможность оператору находиться вблизи робота, для того чтобы иметь возможность непосредственно наблюдать за движением робота и за любыми опасностями, которые могут возникнуть в результате этого движения (например, путем установки элементов управления на рабочем органе робота);

b) расположение и поза оператора не должны приводить к дополнительным опасностям (например, оператор не находится под действием большой нагрузки или под манипулятором);

c) местоположение оператора должно обеспечивать беспрепятственный просмотр всего совместного рабочего пространства (например, чтобы увидеть дополнительных лиц, входящих в совместное рабочее пространство).

Соответствие осей движения органов управления ручным задающим устройством и осей движения робота должно быть четко обозначенным и легко понятным. Направление осей движения и вращения робота и его рабочего органа должно быть интуитивно понятным и также интуитивно понятно задаваться ручным задающим устройством.

5.5.3.2.3 Переходы между ручным управлением и другими типами выполнения операций

Переходы между работой в режиме ручного управления и несовместной работой или другими видами совместной работы не должны приводить к дополнительным рискам. Оператор должен контролировать такие переходы путем своих действий (например, с использованием деблокирующего устройства) или поведения (например, покидая совместное рабочее пространство).

Конкретными аспектами, которые следует учитывать в этих случаях, являются:

a) переход от ручного управления к контролируемой остановке с расчетной безопасностью (см. 5.5.1), остановка движения робота и контролируемая остановка с расчетной безопасностью не должны приводить к дополнительным опасностям;

b) переходы от контролируемой остановки с расчетной безопасностью на ручное управление не должны приводить к неожиданному движению;

c) при переходе от ручного управления к несовместным действиям все операторы должны выйти из совместного рабочего пространства до того, как робототехнический комплекс сможет продолжить работу в несовместном режиме;

d) переход от несовместной работы к ручному управлению не должен приводить к дополнительным опасностям.

5.5.3.2.4 Оценка рисков

Снижение риска достигается за счет сочетания прямого управления оператором движением робота и соответствующих ограничений с расчетной безопасностью по скорости и положению, определяемыми при оценке рисков. При оценке рисков необходимо отдельно учитывать:

a) контролируемую скорость с расчетной безопасностью, которая позволяет оператору контролировать движения робота и сопутствующие опасности;

b) время и расстояние, которые требуются роботу, чтобы остановиться при освобождении деблокирующего устройства или инициировании защитной остановки, например для подготовки рабочего пространства с учетом местоположения оператора и препятствий;

c) опасности, вызванные заготовкой, рабочим органом робота, периферийными устройствами или прикладными устройствами.

5.5.4 Контроль скорости и разделения

5.5.4.1 Описание

При этом способе работы робототехнический комплекс и оператор могут перемещаться одновременно в совместном рабочем пространстве. Снижение рисков достигается за счет постоянного поддержания защитного расстояния разделения между оператором и роботом. Во время движения робота робототехнический комплекс никогда не приближается к оператору ближе, чем на расстояние защитного разделения. Когда расстояние разделения становится меньше безопасного расстояния, робототехнический комплекс останавливается. Когда оператор удаляется от робототехнического комплекса, он может автоматически возобновить движение в соответствии с требованиями настоящего раздела, поддерживая минимум защитное расстояние разделения, при котором обеспечивается безопасность. Когда робототехнический комплекс уменьшает свою скорость, соответственно уменьшается и расстояние защитного разделения.

5.5.4.2 Требования

5.5.4.2.1 Общие положения

У робота должны быть предусмотрены функция контролируемой скорости с расчетной безопасностью (см. ИСО 10218-1:2011, пункт 5.6.4) и функция контролируемой остановки с расчетной безопасностью (см. 5.5.2). Если безопасность оператора зависит от ограничения диапазона перемещений робота, то в роботе должно быть предусмотрено программное ограничение степеней подвижности и пространства с расчетной безопасностью (см. ИСО 10218-1:2011, пункт 5.12.3). Система контроля скорости и разделения должна соответствовать требованиям 5.2.

Контроль скорости и разделения должен применяться ко всем лицам в совместном рабочем пространстве. Если данная защитная мера имеет ограничение на число лиц, одновременно находящихся в совместном рабочем пространстве, то в информации по использованию должно быть указано максимально допустимое число лиц. Если это максимальное значение превышено, должна произойти защитная остановка.

Если расстояние разделения между опасной частью робототехнического комплекса и любым оператором становится ниже расстояния защитного разделения, то система управления робота должна:

a) инициировать защитную остановку;

b) инициировать функции с расчетной безопасностью, связанные с робототехническим комплексом в соответствии с ИСО 10218-2:2011 (пункт 5.11.2), например выключение всех опасных устройств.

Возможности, с использованием которых система управления роботом может избежать нарушения расстояния защитного разделения, включают (но не ограничиваются):

- снижение скорости возможно с последующим переходом к контролируемой остановке с расчетной безопасностью (см. 5.4.1);

- движение по альтернативному пути, который не нарушает расстояние защитного разделения, при этом продолжая контролировать скорость и разделение.

Когда фактическое расстояние разделения будет равно или станет превышать расстояние защитного разделения, движение робота может быть возобновлено.

5.5.4.2.2 Постоянные и переменные значения скорости и разделения

Максимально допустимые скорости и минимальные расстояния для защитного разделения в прикладной системе могут быть как переменными, так и постоянными. Для переменных значений максимально допустимые скорости и расстояния для защитного разделения могут непрерывно регулироваться в зависимости от относительных скоростей и расстояния между робототехническим комплексом и оператором. Для постоянных значений максимальная допустимая скорость и расстояние защитного разделения определяются путем оценки рисков исходя из наихудших случаев на протяжении всей траектории движения прикладной системы.

Средства для определения относительных скоростей и расстояний между оператором и робототехническим комплексом должны соответствовать требованиям безопасности, содержащимся в ИСО 10218-2:2011, пункт 5.2.2.

5.5.4.2.3 Сохранение достаточного расстояния разделения

Во время автоматической работы опасные части робототехнического комплекса никогда не должны приближаться к оператору ближе, чем на расстояние защитного разделения. Расстояние защитного разделения может быть рассчитано на основе концепций, используемых для создания формулы минимального расстояния в ИСО 13855, модифицированной с учетом следующих опасностей, связанных с контролем скорости и разделения:

a) в ситуациях с установленной постоянной скоростью используется наихудшее значение для контролируемой скорости робота. Это значение зависит от прикладной системы и подтверждается при оценке рисков. Предельное значение скорости должно быть установлено как значение контролируемой скорости, при которой обеспечивается безопасность согласно ИСО 10218-1:2011 (пункт 5.6.4) для того, чтобы гарантировать, что порог ограничения не будет превышен;

b) в ситуациях с переменной скоростью в каждый момент времени скорости движения робототехнического комплекса и оператора используются для того, чтобы определить приемлемое значение расстояния защитного разделения. Управляющая функция для этого должна соответствовать ИСО 10218-2:2011, пункт 5.2.2;

c) дистанция остановки робота определяется в соответствии с ИСО 10218-1:2011, приложение В.

Расстояние защитного разделения S _p может быть рассчитано по формуле

,

(1)

где - расстояние защитного разделения в момент времени t ₀;

- настоящее или текущее время;

- вклад в расстояние защитного разделения, связанный с изменением местоположения оператора;

- вклад в расстояние защитного разделения, относящийся к времени реакции робототехнического комплекса;

- вклад в расстояние защитного разделения с учетом дистанции остановки робототехнического комплекса;

С - расстояние проникновения (как определено в ИСО 13855), т.е. это расстояние, на которое участок тела может вторгаться в чувствительное поле до его обнаружения;

- неопределенность положения оператора в совместном рабочем пространстве, измеренная датчиком присутствия, возникающая в результате допусков измерения измерительной системы;

- неопределенность положения робототехнического комплекса, полученная в результате неточности системы измерения положения робота.

Примечание - S _p(t ₀) позволяет рассчитывать расстояние защитного разделения динамически, позволяя изменять скорость робота во время работы прикладного процесса. S _p(t ₀) также может быть использовано для вычисления фиксированного значения для расстояния защитного разделения, основываясь на наихудших значениях.

Формула (1) применяется ко всем комбинациям персонала в совместном рабочем пространстве и движущихся частей робототехнического комплекса. Ближайшие части робота и тела человека в совместном рабочем пространстве могут отходить друг от друга, в то время как другие - приближаться друг к другу.

Вклад в расстояние защитного разделения, связанный с изменением местоположения оператора S _h, вычисляют по формуле

,

(2)

где - время реакции робототехнического комплекса, включая время, необходимое для обнаружения положения оператора, обработки этого сигнала, активации остановки робота, но исключая время, которое требуется роботу для того, чтобы остановиться;

- время остановки робота, от активации команды остановки до тех пор, пока робот не будет остановлен, которое не является постоянным. Оно зависит от конфигурации робота, планового движения, скорости, рабочего органа робота и нагрузки;

- проекция скорости оператора в совместном рабочем пространстве на направление движения части робота, которая может быть положительной или отрицательной в зависимости от того, является ли расстояние разделения увеличивающимся или уменьшающимся;

t - переменная интегрирования в формуле (2) и далее в формулах (4) и (6).

S _h представляет собой вклад в расстояние разделения с учетом движения оператора от текущего момента времени до остановки робота. Здесь v _h является функцией времени и может меняться в силу изменения скорости или направления движения человека. Система обеспечения безопасности должна рассчитываться с учетом таких изменений v _h, которые в наибольшей степени способствуют уменьшению расстояния разделения. Если скорость человека не контролируется, конструкция системы должна предполагать, что v _h составляет 1,6 м/с в направлении, в котором сильнее всего уменьшается расстояние разделения. Согласно ИСО 13855 и спецификации IEC/TS 62046:2008, подпункт 4.4.2.3, v _h может иметь значение, отличное от 1,6 м/с, в зависимости от оценки рисков.

При использовании в расчетах оценки скорости человека 1,6 м/с S _h можно определить по формуле

.

(3)

Вклад в расстояние защитного разделения S _r, относящийся ко времени реакции робототехнического комплекса, вычисляют по формуле

,

(4)

где - проекция скорости робота в направлении оператора в совместном рабочем пространстве, которая может быть положительной или отрицательной в зависимости от того, увеличивается или уменьшается расстояние разделения.

S