الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 25000 تومان
(ایران ترجمه - irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۳۱
کد مقاله
TEC31
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
تعامل انسان – ربات مسائل ایمنی
نام انگلیسی
Human-Robot Interaction Safety problems
تعداد صفحه به فارسی
۱۸
تعداد صفحه به انگلیسی
۶
کلمات کلیدی به فارسی
تعامل انسان – ربات، ایمنی
کلمات کلیدی به انگلیسی
Human-Robot Interaction, Safety problems
مرجع به فارسی
دانشگاه تکنولوژی و اقتصاد بوداپست، مجارستان
مرجع به انگلیسی
Budapest University of Technology and Economics
کشور
تعامل انسان – ربات مسائل ایمنی
چکیده
از آنجائیکه ربات های آینده نیازمند فعالیت در محیط کاری مشترک با انسان هستند، مسئله امنیت و ایمنی انسان روز به روز اهمیت بیشتری می‌یابد. در این زمینه موارد زیر باید مورد توجه قرار می‌گیرند: نیازمندیهای نرم افزاری و سخت افزاری کدامند؟ خطرات احتمالی که انسان را تهدید می‌کنند کدامند؟ چگونه می‌توان خطرات را تشخیص داد و از آنها جلوگیری کرد؟ کدام یک از سیستم های ایمنی باید به کار گرفته شوند؟ در این مقاله راه حل هایی برای مشکلات مطرح شده پیشنهاد می‌گردد.
واژه های کلیدی : تعامل انسان – ربات، ایمنی
تعامل انسان ربات مسائل ایمنی
۱- مقدمه
اخیرا، هدف اصلی از اعمال رویه‌های مکانیزه سازی، بوجود آوردن سیستم هایی بدون دخالت انسان بوده است. در حقیقت، جهت تضمین امنیت و ایمنی انسان ها در ناحیه کاری یک ربات، نیاز به تجهیزات و حسگر های اضافی می‌باشد، که خود باعث افزایش هزینه یک سیستم اتوماتیک می‌شود. بنابراین تلاش های بسیاری برای جداسازی ناحیه کاری سیستم های رباتیک از انسان انجام گرفته است. اما امروزه تقاضاها برای سیستم های رباتیک با انعطاف پذیری بالا که باید قابلیت خود سازگاری با یک محیط نامشخص را داشته باشند، به سرعت در حال افزایش است. ایده اصلی ترکیب قابلیتهای ربات و انسان می‌باشد، چرا که ربات ها به عنوان دستیار مستقل و هوشمند انسان ها به حساب می‌آیند. مهم ترین عاملی که باید در نظر گرفته شود امنیت و حفظ ایمنی است.
وضعیت تکنولوژی جدید
تاکنون، تکنولوژی جدید بصورتی بنیان شده است که ربات های صنعتی تنها می‌توانستند در محل های دارای ایمنی کامل عمل کنند و انسان ها نمی‌توانستند به ناحیه ای که ربات ها در آن در حال فعالیت بودند، وارد شوند. ربات ها حرکات و برنامه های کاربردی از پیش تعیین شده را اجرا می‌کردند. امروزه، با وجود تکنولوژی ربات های ایمن بر اساس یک سیستم کنترل دو کانالی با آزمایش گردشی و افزونگی داخلی ترمزها و کنترل کنندگی ربات، ربات های دارای بازوی بند بند (قابل انعطاف) می‌توانند مستقیما با عملگر های انسانی در محدوده وسیعی از کارها با هم همکاری کنند.
این کنترل کننده ربات اکنون مستقیما مسئول کارهای کنترلی نسبتا ایمنی است که تاکنون مسئولیت آن به عهده یک PLC امنیتی بیرونی در سلول رباتیک بوده است. این بدین معنی است که در بسیاری از برنامه های کاربردی، حصارهای نوری، اسکنرها یا شبکه‌های ایمنی بصورت مستقیم درگیر شده و زمان واکنش و فواصل وقفه ربات کاهش داده شده است. از این تکنولوژی می‌توان برای ترکیب قابلیت های برتر حسی عملگر انسانی با بازده کاری و ظرفیت بالای بارگذاری ربات استفاده کرد. حوزه دیگری از این تحقیقات مربوط به سیستم های حفاظت حسی می‌باشد. محققین در دانشگاه ویرجینیا مجموعه ای از پرده های نوری، شبکه‌های یا پدهای فشاری و مافوق صوت را مورد بررسی قرار داده اند. ویکمن در گزارشی پیشنهاد نمود که برای جلوگیری از تصادم ربات با اشیاء می‌توان از سطح پایین تری از کنترل واکنشی (قابلیت انعطاف) استفاده کرد. در ژاپن، از تکنیک های تحلیل درخت عیب یابی برای ارزیابی خسارات ربات استفاده شده است. زورادا و گراهام یکپارچه سازی اطلاعات حسی در سیستم های امنیت ربات با استفاده از ایده شبکه عصبی را بررسی کرده اند.
تعامل انسان ربات مسائل ایمنی
۲- ضروریات
جهت توسعه یک سیستم ایمنی ربات لازم است که ناحیه ای که امنیت باید در آن فراهم شود در نظر گرفته شود تا پاسخ ایمنی مناسبی را بتوان برای این نواحی تعیین نمود. ۳ ناحیه ایمنی توسط NIST تعیین شده اند: ناحیه ایمنی سطح ۱، ناحیه کاری خارج از دسترس ربات می‌باشد. امنیت با استفاده از یک سد فیزیکی (نرده سیمی بافته شده، پرده نوری) بدست می‌آید. سطح ۲ فضای محل کاری قابل دسترسی ربات است، به جز فضای کوچکی که درست اطراف ربات را احاطه کرده است. اشخاص مزاحم ممکن است در دسترس ربات باشند، اما در خطر حتمی‌گرفتار شدن نخواهند بود. ناحیه ایمنی سطح ۳ فضای مجاور ربات را در بر دارد. این میزان در یک مدل ساده ممکن است یک فضای ثابت به اندازه ۱۲ سانتی متر باشد. در یک مدل پیچیده‌تر، این ناحیه ممکن است با میزان سرعت ربات تغییر کند. این سطح تقریبا همیشه به یک وجود حالت توقف ضروری و فوری سیستم ربات نیازمند خواهد بود.
ضروریات بیشتر
منابع انرژی باید عایق کاری شوند، طراحی ربات ها باید خاصیت الکترومغناطیسی، تداخل امواج رادیویی، را به حداقل برساند، ربات را نمی‌توان با استفاده از یک سیم آویز یا نوار اتصال در حالت اتوماتیک قرار داد، حالت اتوماتیک تنها زمانی دوباره برقرار می‌شود که شخصی ناحیه محدود شده را ترک کند، خرابی دستگاه حسگر موجود می‌تواند عملکرد ربات را متوقف کند. به هنگامی‌که ربات در تعامل با یک انسان می‌باشد روال کنترلی باید با سرعت کاهش یافته (تا ۲۵۰میلیمتر بر ثانیه) عمل کند و از محرک های کنترل دستی که شامل یک دستگاه فعال کننده (کنترل آویز) با یک متوقف کننده اضطراری که در ناحیه انتهایی حسگر واقع می‌باشد، استفاده نمود.حداکثر توان و نیرو از طریق برآورد خطر تعیین می‌شود و نباید از ۸۰ وات و N150 تجاوز کند. یک ربات با یک مدارشکن مجزا که می‌تواند تنها در حالت خاموش قفل شود مجهز می‌شود. تمامی دستگاه ها در تطابق با ملزومات تکنولوژی ارگونومیک طراحی می‌شوند.
تعامل انسان ربات مسائل ایمنی
۳- منابع خطر
رویداد های رباتیکی را می‌توان به ۴ گروه دسته بندی نمود: در ابتدا یک بازوی رباتیک یا ابزار کنترل شده ممکن است باعث برزو یک رویداد شود، در وهله بعد فردی ممکن است در شرایط خطرناکی قرار گیرد، سپس یکی از لوازم جانبی از بخش های فنی ربات با مشکل مواجه شود و در نهایت نیروی برق قطع شود.
تصادفات برخوردی یا ضربه ای. حرکات پیش بینی نشده، خرابی های یک مؤلفه، تغییرات برنامه ای؛
تصادفات منجر به خردشدگی یا در تله افتادگی. قسمتی از بدن یک کارگر ممکن است بین یک بازوی ربات و یک دستگاه ثانوی دیگر گیر کند؛
تصادفات بخش فنی. از کارفتادن قطعات متحرک، ابزار‌آلات یا عملگر نهایی، تجهیزات جانبی و یا منبع برق آن؛
…
تعامل انسان ربات مسائل ایمنی
۴- سیستم های ایمنی
انتخاب مناسب یک سیستم ایمنی رباتیک باید بر اساس تحلیل خطرات مرتبط با استفاده از سیستم ربات، برنامه ریزی و عملیات نگهداری باشد. از میان عواملی که باید در نظر گرفته شوند عبارتند از وظایف، راه اندازی و برنامه ریزی، شرایط محیطی، نیازمندی های مکان و نصب، خطاهای انسانی ممکن، نگهداری زمانبندی شده و زمانبندی نشده، خرابی های ممکن سیستم و ربات، حالت طبیعی عملیات و کلیه عملیات و وظایف مرتبط با پرسنل.
۱- دستگاه های اخطار و آگاهی
پرسنل باید با استفاده از یک یا چند دستگاه تأمین کننده امنیت، از خطرات مربوط به محدوده کاری ممنوع شده محافظت شوند؛ دستگاه های محدود کننده مکانیکی / غیر مکانیکی؛ دستگاه های ایمنی حسگرحاضر؛ موانع ثابت؛ حفاظت کننده‌های حصاری (همبند)؛ موانع زنجیری یا طنابی با پایه های نگهدارنده یا چراغ های چشمک زن، علامت ها، سوتک ها، یا بوق ها. کلیه این دستگاهها، معمولا بصورت وابسته به دیگر دستگاه های ایمنی (دستگاه های مافوق صوت، میکرو ویو، مادون قرمز، و ادوات ظرفیتی) که از طریق نرم افزار کنترل می‌شوند، به کار می‌روند.
…
تعامل انسان ربات مسائل ایمنی
۵- حسگر های ایمنی
سه عملکرد اولیه کنترلر ایمنی عبارتند از حس نمودن، یکپارچه کردن اطلاعات حس شده یا دریافت شده برای ایجاد یک نقشه خطر و تولید یک تصمیم ایمنی که فعالیت سیستم ربات را تنظیم می‌کند. گروه های حسگر نمونه شامل دستگاه های تجسس فوق صوت، حسگر های فعال و غیر فعال، واحد های حسی حس کننده فشار و ادوات ظرفیتی می‌باشد. نگهدارنده های ربات ممکن است شامل کلیدهای محدود ساده یا مبدل های فوتو الکتریک، دستگاه های حس کننده فشار و نیرو، ایستگاه های ثابت برای محدودیت حرکت ربات، که مانع ازحرکت ربات و خارج شدن آن از محدوده فیزیکی به مناطق غیر منتظره می‌شوند، باشند.
تعامل انسان ربات مسائل ایمنی
۶- دستگاه های غیر/حسی
ردیاب های موجود که اکثرا برای امنیت ربات به کار می‌روند شبکه‌های فشار و پرده‌های نوری هستند. بوسیله این دستگاه ها می‌توان ورود یک فرد به ناحیه خطر نزدیک یک ربات را شناسایی کرد و تمام حرکت ربات را متوقف نمود، زیرا با کنترل کننده آن تداخل می‌یابد. یک مانع هشدار دهنده می‌بایست باید نزدیک بخشهای ورودی قرار داده شود تا از فعال سازی حسگر ها جلوگیری کند.
دستگاه های ایمنی بدون حسگر
محافظ مانع ثابت و همبند شده. این سیستم یک سد فیزیکی اطراف فضای کاری بسته ربات می‌باشد که دارای دروازه هایی است که به قفل های ورودی مجهز شده‌اند. تمام اقدامات اتوماتیک ربات و دستگاه های مربوطه هنگام باز شدن هریک از دروازه ها متوقف می‌شوند. این دروازه‌ها نباید در فاصله‌ای کمتر از ۲ فوت از ربات و فضای اجرای نهایی قرار گیرند. حصارکشی ایمنی باید اندازه ای مطابق با آنچه در DIN EN 294 مشخص شده است را داشته باشد و به اندازه کافی نیز ارتفاع داشته باشد تا از دسترسی افراد جلوگیری شود. تعداد دروازه ها باید به میزان حداقل باشند و همچنین لازم است تا آنها به دستگاه های ایمنی موجود و سیستم توقف اضطراری متصل باشند.
تعامل انسان ربات مسائل ایمنی
۷- سیستم ایمنی ربات
۱ ترمز اضطراری ربات. حرکت خطرناک ربات بیشتر توسط ترمز های دینامیک متوقف می‌شوند تا صرفا قطع برق.
۲ محدودیت فضای کاری. فضای کاری توسط کلیدهای محدود نرم افزاری قابل انطباق با تمام محورها، مجهز به ایستگاه های مکانیکی محدود، می‌باشند
۳ محدودیت بارگذاری. تمام محورها توسط دستگاههای حفاظتی اضافه بار محافظت می‌شوند، به گونه‌ای که اگر میزان برق ورودی از حد مجاز تجاوز کند، به طور خودکار واحد خطی را خاموش می‌کند.
۴ کنترل موتور. حفاظت در برابر اضافه بار توسط حسگر های دما
…
توقف های اضطراری (ES)
این موارد برای حالتی که ربات باید فورا متوقف شود تهیه شده اند (دسته‌ها، میله‌ها، دکمه‌های فشاری). توقف اضطراری باعث می‌شود تا تمامی کنترل ها لغو شده، قدرت حرکت از بین رفته، تمام قسمت های درحال حرکت متوقف شود. این سیستم شامل مدار توقف اضطراری اضافی می‌باشد. در یک موقعیت خطرناک، دستگاه های کنترل توقف اضطراری به طور دستی عمل می‌کنند و با ارسال یک سیگنال، حرکات خطرناک احتمالی را متوقف می‌کنند.
تعامل انسان ربات مسائل ایمنی
۸- تکنولوژی کنترل امن
کنترلر ایمنی قابل پیکربندی PLC را می‌توان بطور مستقیم در بخشهای سیم‌پیچی شده بکار برد و یا آن را از طریق فیلدباس امنیتی توزیع نمود. این امر بهم پیوستگی و مشارکت دستورالعمل های اولیه نظیر وضعیت ربات، محلی و راه دور، توقف اضطراری، وضعیت حرکت، حالت عملگر، راه‌اندازی مجدد ربات و وضعیت تجهیزات ایمنی، می‌شود.
دستگاه های کنترل ایمنی رباتیک:
۱- رله های ایمنی در یک محفظه کنترلی، نزدیک به ربات، متمرکز می‌شوند و برای کنترل E-S، دروازه های ایمنی، موانع/پرده های نوری، کنترل دستی، شبکه‌های حسی، عملیات خاموش‌کننده مورد استفاده قرار می‌گیرند.
۲- کنترلگر ایمنی قابل پیکربندی ماژولار یا PLC با ایمنی مدوله‌ای. با بهره‌گیری از رابط گرافیکی کاربر (GUI) برای واحد لاجیک و ورودی/ خروجی‌ها. حمایت کننده ارتباط فیلد های گذر یا باس‌فیلدها، امکانات تشخیصی به یک سیستم میزبان یا HMI. برنامه ریزی شده با استفاده از بلوک های نرم افزاری تأیید شده برای لاجیک رله. امکانات تشخیصی آنلاین و مرتبط با کنترل کننده های واحد لاجیک برنامه پذیر و HMI بر روی فیلد های گذر قراردادی. نظارت مداوم و خود آزمایی.
…
تعامل انسان ربات مسائل ایمنی
نتیجه گیری
در این مقاله تلاش شده است تا خلاصه ای از مهمترین عواملی که باید هنگام تعامل انسان-ربات در نظر گرفته شوند بیان شود و علاوه بر این مطالب مختصری در مورد دستگاه های ایمنی موجود که موجب امن تر شدن سیستم ما می‌شوند ارائه شد.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
