Extensión de las funciones de seguridad avanzadas para el control de movimiento seguro integradas directamente en los servoaccionamientos ACOPOSmulti

Para conseguir un trabajo eficiente entre los robots industriales y las personas, es necesario supervisar de forma segura la velocidad en el punto central de la herramienta (TCP). B&R ofrece bloques de funciones con la certificación TÜV para crear aplicaciones de seguridad integrada a través de openSafety. Se trata de una forma simple de proporcionar características de seguridad avanzadas para sistemas robóticos, independientemente de la tecnología de control que utilicen.

La velocidad a la que operan los robots industriales generalmente se encuentra fuera de los límites humanos. Simplemente, somos demasiado lentos para reaccionar ante situaciones de peligro en el momento adecuado. Además, somos demasiado imprevisibles para que la máquina pueda prever y compensar nuestra próxima acción. Por todo ello, los sistemas robóticos suelen funcionar dentro de cajas de seguridad. En general, se trata de una solución correcta ya que las altas velocidades de funcionamiento son sólo posibles si no se producen interrupciones. Sin embargo, hay situaciones como la configuración que requieren una interacción manual para introducir los últimos ajustes a las secuencias robóticas. Y también hay muchos otros procesos en los que sería útil que las personas y los robots trabajaran codo con codo.

“Algún día ya no será necesario encerrar los robots industriales en jaulas de seguridad para evitar que las personas se lesionen”, predijo el ingeniero Dr. Gernot Bachler a mediados de 2010 al describir el objetivo visionario de los programas de I+D en CNC y robótica que gestiona en B&R. “La liberación de los robots de sus jaulas es inminente”.

Los métodos tradicionales para garantizar la seguridad, como por ejemplo la parada de emergencia que se activa cuando se abre una puerta de seguridad, ya no son suficientes. Es importante poner en práctica conceptos de seguridad específicos para la robótica, con una supervisión de la velocidad de movimiento no sólo de los ejes individuales, sino también de todo el sistema robótico, incluyendo el TCP (punto central de la herramienta). A partir de los requisitos especificados en las Normativas EN ISO 10218-1 y EN ISO 10218-2 referentes a la seguridad de la robótica industrial y los sistemas robotizados que interactúan con operarios, B&R sentó las bases de la seguridad robótica avanzada con la función de velocidad limitada segura (SLS) implementada en el TCP.

Esta nueva función es una extensión de las funciones de seguridad avanzadas para el control de movimiento seguro integradas directamente en los servoaccionamientos ACOPOSmulti. En comparación con los relés de seguridad convencionales, estas funciones avanzadas, conocidas como SafeMC, disminuyeron la detección de errores y los tiempos de respuesta de 80 a 7 ms y la distancia de frenado en un factor de 100. Pero éso es sólo el principio. SafeMC también ofrece una amplia serie de alternativas a una simple parada de emergencia, incluyendo reacciones de seguridad inteligentes, como STO (Safe Torque Off), SBC (Safe Brake Control), SS1 (Safe Stop 1), SOS (Safe Operating Stop), SS2 (Safe Stop 2), SLS (Safely Limited Speed), SMS (Safe Maximum Speed), SDI (Safe Direction) y SLI (Safely Limited Increment).

Con el objetivo de limitar la velocidad en el punto central de la herramienta a 250 mm/s (tal y como requiere la normativa para una cooperación sin sensores adicionales) el primer paso es determinar su velocidad real. Esto se consigue combinando los datos que describen el estado, la posición y la velocidad de los ejes individuales en una transformación cinemática.

Estos datos se obtienen de los módulos SafeMC de los servoaccionamientos ACOPOSmulti en los ejes individuales y se transfieren al controlador SafeLogic a través del protocolo de seguridad independiente del bus de campo, openSafety. Aquí es donde se lleva a cabo la transformación y se compara la velocidad resultante con el valor de seguridad especificado. El controlador SafeLogic proporciona una transferencia segura para garantizar que las peticiones de ejecución de las funciones de seguridad lleguen a su destino donde se ejecutan directamente en el servoaccionamiento.

Está disponible una librería de bloques de funciones y parámetros con la certificación TÜV para el desarrollo de programas de control relacionados con la seguridad. Éstos se utilizan en el entorno de programación seguro SafeDesigner teniendo en cuenta las necesidades de cada cliente.

Las funciones de seguridad avanzadas para el campo de la robótica requieren la definición de la geometría del robot...

A continuación, un bloque de funciones de seguridad compara las velocidades de todas las articulaciones y herramientas habilitadas con las velocidades límite especificadas. El operario puede seleccionar hasta cuatro límites diferentes y alternarlos de forma segura. También es posible definir una gran variedad de dimensiones de la herramienta y trazar múltiples puntos simultáneamente. Esto podría utilizarse para supervisar de forma segura las piezas de trabajo con una superficie larga que esté manejando el robot. La respuesta a las infracciones de seguridad emitidas por este módulo se define en la aplicación de seguridad, por lo que el procesamiento que se lleva a cabo depende del tipo de robot utilizado.

Las dimensiones geométricas del sistema robótico, el sistema de unidades utilizado y las relaciones entre los ejes de articulación y la articulación base se describen en un bloque de parámetros compatible con cualquier sistema cinemático común. Otro bloque de parámetros se utiliza para definir las dimensiones de la herramienta en relación con el sistema de coordenadas del efector final. Estas dimensiones son necesarias para determinar la velocidad de los puntos centrales de la herramienta habilitados.

“El cableado virtual en SafeDesigner utilizando bloques de funciones de PLCopen con certificación TÜV simplifica el desarrollo de la aplicación de seguridad a los fabricantes y usuarios de sistemas robotizados”, explica Gernot Bachler. “La velocidad limitada segura en el punto central de la herramienta es un paso importante hacia la liberación de los robots de sus jaulas”. Y todavía más importante, reduce la cantidad de espacio necesario para garantizar la seguridad cuando se trabaja con los robots, convirtiendo la solución robótica en una opción más eficiente y asequible. Próximamente también estarán disponibles funciones como el área de trabajo seguro y las orientaciones seguras.