Moderne industriële robotsystemen zijn afhankelijk van steeds complexere infrastructuur om de voortdurend evoluerende mogelijkheden van kunstmatige intelligentie (AI) en machine learning (ML) te ondersteunen, naadloze connectiviteit,Deze systemen vereisen sensoren, beveiligingsapparatuur, circuitbescherming en besturingscomponenten om te voldoen aan de eisen van hoge bandbreedte,real-time reactie, en strikte functionele veiligheidsnormen.
Dit artikel onderzoekt de fundamentele technologieën die de robottechnologie Industrie 4.0 ondersteunen, met de nadruk op SICK-sensoren, veiligheidsoplossingen,en hoe de industriële besturingscomponenten van Eaton helpen bij het bereiken van veilige bewegingscontroleDe specifieke onderwerpen van de bespreking omvatten de belangrijkste drijvende factoren van elastische intelligente automatisering, zoals perceptiearchitectuur,naleving van de beveiligingsvoorschriften van de machine, fout-tolerante besturingsstrategieën en integratie van gedistribueerde edge automation netwerken.
Geavanceerd sensorsysteem voor de dynamische omgeving van de fabriek
Zoals in figuur 1 is aangetoond, hebben robots van Industrie 4.0 door middel van geavanceerde sensoren een veilige en efficiënte werking in fabriekswerkplaatsen bereikt.Hoewel het onder moeilijke omstandigheden werkt, zoals voortdurend wisselend licht, de aanwezigheid van deeltjes in de lucht en mechanische trillingen, moeten deze sensoren nog steeds snel real-time gegevens kunnen verwerken om personeel, mobiele robots,en snel bewegende assemblagelijnen.
Igus' Multi Axis Industry 4.0 Robotarm
Figuur 1: Multi-axis Industry 4.0 robotarm maakt gebruik van geïntegreerde sensoren en real-time feedback om een precieze en snelle werking te bereiken (Image source: Igus)
Het robotplatform integreert meerdere sensormodi om ruimtelijke waarneming en respons op milliseconde niveau te garanderen.Het sensorfusiealgoritme aggregateert deze input informatie samen om een real-time samenhangend model van de werkomgeving van de robot te genererenHet visuele systeem beheert de detectie en positionering van objecten, terwijl de beveiligingsniveau laser scanner toezicht houdt op ongeoorloofde benaderingen binnen het beperkte gebied.Met een lage latentie nemen Time of Flight (ToF) -sensoren driedimensionale ruimtelijke gegevens op., waardoor het pad in real-time kan worden aangepast en het gedrag in de context kan worden geconcentreerd.
Robots zijn ook afhankelijk van interne sensoren en contactsensoren om de bewegingscontrole en interactie te verbeteren.kan feedback geven voor het grijpenInductieve, capacitieve en ultrasone nabijheidssensoren kunnen nabijgelegen objecten zonder contact detecteren, en hun detectieafstand is meestal korter dan bij ToF-systemen.Encoders en potentiometers volgen gewrichtspositie en snelheid voor nauwkeurige bewegingsplanning, terwijl inertiële meeteenheden (IMU's) versnelling en hoek snelheid meten om richting en evenwicht te behouden.elektrische sensoren die stroom en spanning controleren om de motorbelasting te evalueren en storingen op te sporen.
Veiligheid van industriële robots op basis van normen
Industrie 4.0-robots moeten voldoen aan strenge internationale veiligheidsnormen om de veiligheid van personeel en apparatuur te beschermen.het specificeren van de veiligheidsvoorschriften voor functionele en besturingssystemen voor robotsystemen in fabriekswerkstations.
ISO 13849 schetst de ontwerp- en validatienormen voor veiligheidsgerelateerde regelcomponenten.Deze norm hanteert een risicogebaseerde aanpak en gebruikt prestatieniveaus (PL) om de systeemintegriteit te classificeren op basis van de ernst van de gevaren., frequentie van blootstelling en mogelijke vermijdingsscenario's.en programmeerbare besturingssystemen met behulp van Safety Integrity Level (SIL)Deze normen specificeren gezamenlijk de ontwerp-, implementatie- en validatievereisten voor waarnemings- en besturingsfuncties in veiligheidscritische toepassingen.
De ISO 10218-norm past deze principes specifiek toe op industriële robots, met betrekking tot de veiligheidsvereisten voor robotontwerp, lay-out van de werkgroep, systeemintegratie en werking.Dit omvat het gebruik van veiligheidssensoren om taken uit te voeren zoals noodstopDeze componenten moeten voldoen aan bepaalde prestatie- en betrouwbaarheidsgrenzen en worden doorgaans aangetoond door middel van gestructureerde testen en validatie.
De normen ISO 13849, IEC 62061 en ISO 10218 vormen de kern van de veiligheidsnormen voor robots.met inbegrip van IEC 60204-1 Electrical Safety Standard en ISO/TS 15066 Human Machine Collaboration Standard, hebben het basisraamwerk voor de inzet en integratie van veiligheid uitgebreid.
Geïntegreerd beveiligingssysteem voor samenwerking tussen mens en machine
De exploitant van de fabriek neemt beveiligingsoplossingen van leveranciers zoals SICK en Eaton aan om te voldoen aan de normen op het gebied van functionaliteit en machineveiligheid.Het Safe EFI Pro-systeem van SICK maakt gebruik van geïntegreerde sensoren, regelaars en actuatoren om de real-time controle van de veiligheidsfuncties voor zowel vaste als mobiele robots te ondersteunen.de microScan-veiligheidslaserscanner, kan adaptieve en situatieafhankelijke bewegingsdetectie uitvoeren in dynamische omgevingen.
SICK microScan3 veiligheidslaserscanner
Figuur 2: De microScan3-veiligheidslaserscanner van SICK kan beschermde gebieden monitoren en dynamisch beweging detecteren, waardoor adaptieve bescherming in industriële omgevingen wordt ondersteund.
De gebruikers kunnen ook gebruikmaken van SICK's End of Arm Protection System (EOAS) om een dynamische beschermingszone rond de robotgereedschapskop te behouden.EOAS maakt gebruik van ToF-technologie om veilige niet-contact-mens-machine-samenwerking te bereiken met een responstijd van minder dan 110 milliseconden.
Als aanvulling op deze geautomatiseerde systemen levert SICK ook handmatige en perifere beveiligingscomponenten.De gebruiker kan de machine snel uitschakelen door de noodstopknop ES21 in noodgeval te bedienenDe contactloze veiligheidsschakelaar STR1 maakt gebruik van RFID-technologie om manipulatiebestendige en beschermende bewaking te bereiken, ondersteunt geavanceerde codering en voldoet aan de norm EN ISO 14119.