Roboty přímo spolupracující s člověkem

Aleš Vysocký

Doctoral thesis

Direct cooperation of Robots with Humans

Abstract:

Předkládaná disertační práce se zabývá problematikou spolupráce robotu s člověkem. Aktuální téma průmyslové robotizace otevírá možnosti vytváření pracovišť s roboty, které mohou přijít do přímého kontaktu s obsluhou pracoviště v průběhu pohybu zařízení. To přináší benefity robotizace na místech, kde byla využívána pouze manuální práce, a nové příležitosti a možnosti výroby. Přináší ale také rizika spojená s možností kolize s pohybujícím se strojem. V úvodních kapitolách jsou analyzovány aktuální standardy definující základní pojmy a způsoby spolupráce robotu s člověkem. Dále je proveden průzkum již existujících řešení a jejich zhodnocení a posouzení výhod a nevýhod. Přehled dostupných technologií, zařízení pro zajištění bezpečnosti a způsobů detekce kolize, a také samotných robotů vykresluje aktuální možnosti pro vytváření bezpečných pracovišť. Zadání práce vychází z potřeb firmy ŠKODA AUTO a.s. na zařazení této technologie do procesu výroby automobilů. Požadavkem nejen na teoretický průzkum možností, ale také na praktickou realizaci pracoviště vznikla příležitost navržené řešení důkladně vyprojektovat, ale i realizovat a ověřit a vyhodnotit dodržení standardů, a také přínosů této technologie. V práci je popsána předprojektová fáze volby vhodného pracoviště, stanovení požadavků a zadání nového systému. Následně popisuje jeho realizaci a ověření funkcí. Navržená metodika postupu návrhu kombinuje předpisy stanovené normami, ale také poznatky z realizace pilotního pracoviště, které je dle dostupných zdrojů unikátní v rozsahu spolupráce robotu s člověkem přímo v provozu. Metoda ověření bezpečnosti pracoviště se spolupracujícím robotem v průběhu celého pracovního cyklu je navržena v rámci doplňkové studie prováděné na Tohoku University a je popsána v závěrečné kapitole práce. Tato metoda neověřuje překročení bezpečnostních limitů pouze ve vybraných situacích, ale v průběhu celého pohybu obsluhy v pracovním prostředí robotu.

Abstract:

The dissertation thesis follows up on the cooperation between a robot and a human. This topic has recently been a significantly discussed problem in the field of industrial robotics. There are new opportunities for robotic workplace design where a robot can come into a direct contact with the operator during operation. Such cooperation brings benefits in areas where manual work was used in standard applications and shows new production capabilities. However, this technology also brings risks in regard to the possibility of collision with a moving machine. In the introduction there are analysed the current standards which define basic concepts and ways of human-robot cooperation. Then there follows a thorough research of existing solutions and their evaluation. A survey of available technologies, safety devices and principles of collision detection shows up-to-date possibilities in the development of safe robotic workplaces. The topic of this thesis was specified by ŠKODA AUTO a.s. company as a requirement for an implementation of this technology to the car production process. Based on requirements both for theoretical research and the real workplace development, there has arisen an opportunity for a precise design, realization and profound check of the final solution. The thesis also deals with a pre-design phase of workplace selection, setting requirements and task definition, including the realization of the project and its evaluation. The proposed methodology combines technical standards and experiences from the pilot project development and realization. This workplace is unique in the scope of application of the human-robot cooperation in the real production according to available information. The evaluation method for robotic workplace safety during the whole operation has been proposed in an additional study done at Tohoku University and is described in the last chapter. This method does not monitor exceeding the safety limits only in certain situations but during the whole movement of the operator in the robot’s working range.

Keywords

Spolupráce Robot-Člověk, Cobot, Průmyslový Robot, Bezpečnost

Keywords

Human-Robot Collaboration, Cobot, Industrial Robot, Safety

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 5. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 28. 8. 2019
• Supervisor: Petr Novák
• Reader: Radek Knoflíček, Petr Čermák, Zdenko Bobovský

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Doctoral programme / field:
Strojní inženýrství / Robotika