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TM AI Cobot S Series 安全性提升

此文章之範例適用於下列條件:

TMflow 軟體版本: 2.14 或以上。

TM 手臂硬體版本:HW5.0

請注意,新舊版本之差異可能導致操作介面、步驟上會有所差異。

 

安全功能列表 #

SF# Name 機器人停止功能 停止類別 架構類別 PL
SF0 Robot Stick ESTOP 緊急停止 類別1停止 架構類別3 d
SF1 User Connected ESTOP Input 緊急停止 類別1停止
SF2 Encoder Standstill Output (安全輸出)
SF3 User Connected External Safeguard Input 保護性停止 類別2停止
SF4 Additional Joint Torque Monitoring 保護性停止 類別2停止
SF5 Joint Position Limit 保護性停止 類別2停止
SF6 Joint Speed Limit 保護性停止 類別2停止
SF7 Speed Limit 保護性停止 類別2停止
SF8 Additional Force Limit 保護性停止 類別2停止
SF9 User Connected External Safeguard Input for Human–Machine Safety Settings (更改安全參數)
SF10 Robot ESTOP Output (安全輸出)
SF11 User Connected External Safeguard Output (安全輸出)
SF12 Robot Human–Machine Safety Settings Output (安全輸出)
SF13 Robot Recovery Mode Output (安全輸出)
SF14 Robot Moving Output (安全輸出)
SF15 User Connected Enabling Switch Input 保護性停止 類別2停止
SF16 User Connected ESTOP Input without Robot ESTOP Output 緊急停止 類別1停止_
SF17 Cartesian Limit A 保護性停止 類別2停止
SF18 Cartesian Limit B (更改安全參數)
SF19 Robot Stick Enabling Switch 保護性停止 類別2停止
SF20 Reset Output (輸出功能)
SF21 Robot Stick Reset (重置安全狀態)
SF22 Enabling Switch on End-module 保護性停止 類別2停止
SF23 User Connected External Bumping Sensor Input 保護性停止 類別2停止
SF24 End-Point Reduced Speed Limit 保護性停止 類別2停止
SF25 User Connected MODE Switch Input (更改安全參數)
SF26 User Connected Reset Input (重置安全狀態)
SF27 User Connected Soft Axis Settings Switch Input (更改安全參數)
SF28 Enabling Switch Output (安全輸出)
SF29 MODE Switch Output (安全輸出)
SF30 Safe Home Output (安全輸出)
註:

1.       停止類別符合 IEC 60204-1。

2.       架構類別符合 ISO 13849-1:2015。

3.       符合 ISO 13849-1:2015 的 PL(性能等級)。

 

改進與應用情境 #

 

  • 所有安全功能均為 PL = d,Cat.3
TRSS5.0(TECHMAN Safety System 5.0)中的所有31個安全功能都符合ISO 13849-1:2015的安全設計,並通過了TÜV NORD的PL=d Cat.3架構認證。這些安全功能的設計符合ISO 10218-1:2011和ISO/DIS 10218-1:2023的要求。

 

  • 符合未來市場的最新 ISO/DIS 10218-1:2020

雖然ISO/DIS 10218-1:2020尚未公佈,但TRSS5.0是根據該版本設計的。為了滿足要求和未來的市場趨勢,TRSS5.0增加了某些安全設計:

  • SF2- Encoder Standstill Output

 

ISO/DIS 10218-1:2020: The safety function shall provide a safety function output when the robot is in a monitored standstill condition.

 

SF2 Encoder Standstill Output為一安全輸出功能,通過關節編碼器監測每個機器人關節編碼器在觸發2類停機後在固定時間內的運動。如果關節編碼器的運動超過了可接受的範圍,機器人將執行0類停機。

 

  • SF19- Robot Stick Enabling Switch

 

ISO/DIS 10218-1:2020: Each teach pendant that can initiate motion or cause movement(s) shall have an enabling device in accordance with 5.13.

 

SF15 User Connected Enabling Switch Input和SF19 Robot Stick Enabling Switch是為了在手動模式下Enabling Switch處於ON狀態時允許手動控制操作。 SF22 Enabling Switch on end-module是為了在手動模式下end-module上的Enabling Switch處於ON狀態時允許機器人手拉引導教學。

 

  • SF24- End-Point Reduced Speed Limit

 

ISO/DIS 10218-1:2020: With the reduced-speed safety function, the speed of the TCP and the endpoint(s) of each joint of the manipulator shall not exceed 250 mm/s including the effects of any auxiliary axis. It should be possible to select speeds lower than 250 mm/s as the maximum limit.

The robot shall have reduced-speed safety function to enable limiting the end-effector or workpiece speed(s) to 250 mm/s or less. This safety function shall be used with reduced-speed manual mode. Figure 2 shows the end-points of each joint of the manipulator.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(圖 2 來自 ISO/DIS 10218-1:2020)

 

SF24提供了一個安全功能,以設置機器人end-point速度的限制。當任何機器人end-point超過T1模式下的設定限制時,將啟動第二類停機。

 

  • Enabling Switch on End-module
因為在手動模式下ISO/DIS 10218-1:2020 Enabling Switch是強制性的,一隻手按著Robot Stick Enabling Switch,另一隻手按著FreeBot來拖動機器人既不方便也不符合人體工學。
因此,在S系列機器人的end-module上提供一個安全等級的Enabling Switch。在手動模式下, SF22 Enabling Switch on end-module被設計為在末端模塊上的Enabling Switch處於ON狀態時,機器人可以被使用者手拉引導教學。由此可以雙手更容易地拖動機器人。

 

 

  • Safety-rated RESET 功能
保護性停機是為了保護操作員不受傷害。根據ISO 10218-1:2011和ISO/DIS 10218-1:2020,保護性停機的復位可以是自動的,也可以是手動的。但如果安全功能的復位功能不是安全等級的,就會使操作者處於危險之中。可能的情境為,觸發一保護性停止功能,例如光柵的保護功能,被設置為手動復位。操作員走過光柵,機器人系統停止,但非安全等級的RESET功能出錯,讓系統復位。機器人系統恢復運動,造成操作員傷亡。
為了避免上述情況,TRSS5.0設計了安全等級的RESET功能,這樣可以確保任何安全停止的恢復。

 

  • Auto Mode-only Safeguard 功能
在某些情況下,機器人系統已經整合好安全裝置,例如安全雷射掃描儀,並且可以正常工作。但如果有天需要重新示教編程點,會很難移除或暫停雷射掃描儀功能,因在安全裝置觸發期間機器人不能有移動或有任何運動,使用者必須先移除安全裝置,方能重新示教機器人。

(示例圖片來自網絡)

為了避免上述情況,TRSS5.0 設計了 Auto Mode-only 保護功能。如果配置了這個功能,在手動模式下,Safguard功能將無效。而Enabling Switch仍能確保使用者的安全。

 

 

 

 

  • 清楚地本地控制與遠端控制

當使用者使用機器人控制器(Robot Stick)來控制器人時,機器人將完全處於本地控制狀態下,確保機器人不會接受外部指令而進行動作。安全性可以得到完全地保護。根據機器人控制器的狀態和操作,本地控制和遠端控制可以如下表所示:

 

Robot Stick功能的

啟用/未啟用狀態

操作使用  
本地控制 啟用,開 •         Robot Stick

•         TM Teach Pendant

 

遠端搖控 未啟用,關閉 •         外部IO連接

•         外部Fieldbus指令

 

  • Safe Home Output功能
當機器人整合在無人搬運車(AGV)上時,機器人只能在AGV到站點時移動,並且只有在機器人完成站點任務後,AGV才能帶著機器人離開站點。
此外,當AGV離開站點時,機器人的姿態很重要。如果出現錯誤,例如錯誤的編程、機器人固有的保護停止、非安全等級故障等, AGV可能會載著處於非預期姿態的機器人離開站點,這將造成AGV移動時產生風險。例如,如果機器人的姿態延展到AGV以外的區域,機器人可能會撞擊並壓傷人員。

因此,TRSS5.0設計了一個Safe Home Output功能,以方便與AGV行進系統整合。使用者可以根據自己的應用情境設置機器人的Safe Home。

如果超出Safe Home姿態,將會有一輸出發出。應用情境包含:

1.       使用者可以將機器人的Safe Home Output連接到無人搬運車(AGV)的緊急/保護停止功能(如果有提供)。

2.       當機器人不在Safe Home姿態時,AGV不應該移動。只有在機器人處於Safe Home姿態時,AGV才能移動。

 

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