Kolaborativní robotika po revizi norem ČSN EN ISO 10218-1 ed. 2 a ČSN EN ISO 10218-2 ed. 2

Právě tato vlastnost však někdy vede k nesprávnému závěru, že samotný kobot je bezpečný už svou konstrukcí a že pro jeho provoz není nutné provádět podrobné posouzení rizik.

Revize norem ČSN EN ISO 10218-1 ed. 2 a ČSN EN ISO 10218-2 ed. 2 tento zjednodušený přístup dále oslabuje. Nová vydání, publikovaná v České republice v roce 2025, podrobněji rozlišují požadavky na samotný robot, na jeho integraci do pracovního procesu i na konkrétní režim spolupráce s člověkem. Současně začleňují do normativního rámce řadu principů dříve obsažených v technické specifikaci ISO/TS 15066.
Výsledkem není obecné povolení provozu kobotů bez oplocení, ale přesnější metodika, jak takovou aplikaci navrhnout, ověřit a provozovat.

Dvě normy, dvě rozdílné odpovědnosti

ČSN EN ISO 10218-1 ed. 2 se zaměřuje především na průmyslový robot jako výrobek. Stanovuje požadavky na jeho konstrukci, bezpečnostní funkce, řízení, zastavení, provozní režimy a informace poskytované výrobcem. Odpovědnost výrobce proto spočívá zejména v tom, aby robot poskytoval předpoklady pro bezpečnou integraci do konkrétní aplikace.
ČSN EN ISO 10218-2 ed. 2 řeší opačnou část problému: integraci robotu do systému. Týká se například robotické buňky, koncového efektoru, obrobku, přidružených strojů, bezpečnostních zařízení, řídicího systému, pracovního prostoru a provozních postupů.
Pro posouzení bezpečnosti kobota tedy nestačí ověřit, zda výrobce robot označuje jako „kolaborativní“. Rozhodující je bezpečnost celé robotické aplikace. Stejný kobot může být v jedné aplikaci provozován bez oplocení a v jiné aplikaci bude nutné použít oplocení, světelné závěsy, skenery nebo jiné ochranné prostředky.

Nové rozlišení tříd průmyslových robotů

Jednou z významných změn v části 1 je rozlišení průmyslových robotů do dvou tříd podle jejich konstrukčních a výkonových charakteristik. Revize tím reaguje na skutečnost, že moderní kompaktní koboty se svou velikostí, hmotností a konstrukcí výrazně liší od velkých průmyslových robotů používaných například v lisovnách nebo karosárnách.
Toto rozlišení může pomoci lépe přizpůsobit některé požadavky skutečné míře rizika. Neznamená však, že robot zařazený do „lehčí“ nebo méně rizikové třídy je automaticky bezpečný při kontaktu s člověkem. Riziko totiž nevytváří pouze robot samotný, ale také:

• rychlost a dynamika pohybu,
• dosah a geometrie pracovního prostoru,
• nástroj a jeho ostré nebo střižné části,
• manipulovaný obrobek,
• upínací a podávací zařízení,
• možnost sevření nebo přimáčknutí,
• neočekávané chování při poruše či restartu.

Třídění robotů proto nenahrazuje posouzení rizik, ale umožňuje přesněji aplikovat technické požadavky.

Integrace ISO/TS 15066 a tři režimy spolupráce

Nová ČSN EN ISO 10218-2 ed. 2 zahrnuje principy, které byly dříve spojovány především s ISO/TS 15066. Norma nyní výslovně rozlišuje tři základní režimy kolaborativní spolupráce.

Ručně vedené řízení – Hand-Guided Control
Při ručně vedeném řízení pracovník přímo ovládá pohyb robotu prostřednictvím vhodného ovládacího prvku, například ručního ovladače nebo zařízení umístěného na robotu. Robot v tomto režimu obvykle pracuje při omezené rychlosti a pohyb je podmíněn aktivním zásahem obsluhy.
Bezpečnost zde závisí nejen na vlastním řízení pohybu, ale také na konstrukci ovladače, funkci povolovacího zařízení, omezení rychlosti a na tom, zda pracovník může během vedení robotu bezpečně sledovat jeho pohyb.

Monitorování rychlosti a vzdálenosti – Speed and Separation Monitoring
U režimu SSM robot a člověk pracují ve stejném prostoru, přičemž bezpečnost je založena na udržování dostatečné ochranné vzdálenosti. Pokud se člověk přiblíží k robotu, musí systém robot zpomalit nebo zastavit. Po opětovném zvětšení vzdálenosti může být za stanovených podmínek pohyb obnoven.
Pro správný návrh SSM je nutné zohlednit zejména:

• rychlost přibližování člověka i robotu,
• dobu potřebnou k detekci,
• reakční dobu řídicího a bezpečnostního systému,
• brzdnou dráhu a dobu zastavení,
• nepřesnost detekce,
• možné vstupy do pracovního prostoru z různých směrů.

Nestačí tedy pouze instalovat bezpečnostní laserový skener a nastavit libovolnou ochrannou zónu. Ochranná vzdálenost musí vycházet z konkrétních parametrů celé aplikace.

Omezení výkonu a síly – Power and Force Limiting
Režim PFL je nejčastěji spojován s představou kobota bez oplocení. Robot může během určených pohybů přijít do kontaktu s člověkem, přičemž jeho rychlost, síla, tlak a kinetická energie musí být omezeny tak, aby kontakt nepřekročil stanovené meze.
PFL však není univerzální „bezpečnostní certifikát“ pro libovolný kontakt. Je nutné posuzovat předvídatelné typy kontaktu, například:

• přechodný kontakt s částí těla,
• sevření mezi robotem a pevnou překážkou,
• náraz nástroje do pracovníka,
• kontakt s ostrou hranou nebo horkým povrchem,
• kontakt s obrobkem, který robot právě drží.

Bezpečnostní limity se proto nemohou vztahovat pouze na mechanickou ruku robotu. Zahrnout se musí celý systém včetně nástroje, upínacích čelistí, obrobku a případného pracovního přípravku. Nástroj s ostrými čelistmi nebo těžký obrobek může vytvořit nepřijatelné riziko i tehdy, když samotný robot splňuje požadavky pro PFL.

Konec plošného požadavku na PL d a kategorii 3

Starší vydání norem pracovalo u bezpečnostně relevantních řídicích funkcí do značné míry s obecným požadavkem na úroveň PL d a kategorii 3 podle normy ČSN EN ISO 13849-1. Revize tento plošný přístup významně mění.
ČSN EN ISO 10218-2 ed. 2 uvádí v informativní příloze C širší soubor bezpečnostních funkcí a přiřazuje jim výchozí požadované úrovně bezpečnosti. Požadovaná úroveň se tak může lišit podle konkrétní funkce a rizika.
Mezi typické bezpečnostní funkce patří nouzové zastavení, ochranné zastavení, povolovací funkce nebo omezení rychlosti. Jako výchozí příklad norma uvádí u nouzového zastavení PL c nebo SIL 1, zatímco ochranné zastavení vyžaduje PL d nebo SIL 2. Funkce omezení rychlosti má být navržena s odpovídající úrovní bezpečnosti PL d nebo SIL 2 a redukovaná rychlost nemá být vyšší než 250 mm/s, pokud konkrétní aplikace nevyžaduje přísnější omezení.
Tato změna neznamená celkové snížení bezpečnostních požadavků. Znamená především jejich přesnější vazbu na funkci a riziko. Projektant tak musí být schopen doložit, proč byla konkrétní bezpečnostní funkce navržena právě s danou úrovní vlastností.

Co musí obsahovat posouzení rizik u kobota bez oplocení

U aplikace bez oplocení musí posouzení rizik zahrnout celý životní cyklus zařízení, tedy nejen běžný automatický provoz. Posuzovat je nutné také seřizování, programování, čištění, odstraňování poruch, údržbu, výměnu nástroje a uvedení do provozu.
Zvláštní pozornost vyžadují místa, kde může dojít k sevření nebo přimáčknutí. U kolaborativních aplikací bývá mylně předpokládáno, že omezení síly automaticky odstraní všechna rizika. Robot může pracovníka například přitlačit ke stolu, přípravku nebo okolní konstrukci. V takovém případě nemusí být rozhodující pouze síla robotu, ale také tvar kontaktních ploch, doba působení síly a možnost úniku.
Posouzení musí zahrnout rovněž lidské chování, například vstup obsluhy do prostoru z jiné strany, přístup návštěvníků, práci více osob současně nebo používání zařízení v rozporu s běžným pracovním postupem. Bezpečné řešení musí vycházet z rozumně předvídatelného nesprávného použití, nikoli pouze z ideálního pracovního scénáře.

Oplocení není jediným ochranným opatřením

Revize norem nepředepisuje, že kolaborativní robotická buňka musí být vždy oplocena, ani že oplocení lze vždy vynechat. Volba ochranného opatření musí vycházet z posouzení rizik a z konstrukce konkrétní aplikace.
Namísto oplocení lze podle okolností použít například monitorování rychlosti a vzdálenosti, bezpečnostní skenery, světelné závěsy, bezpečnostní rohože, omezení pracovního prostoru, bezpečný návrh nástroje nebo kombinaci více opatření. U některých aplikací může být vhodné částečné oplocení s kontrolovanými přístupovými místy.
Důležité je také zabránit obcházení ochranných opatření. Skenovaný prostor musí pokrývat všechny reálné přístupové cesty a nesmí vzniknout místo, odkud lze do nebezpečného prostoru dosáhnout bez aktivace ochranné funkce. Ochranná opatření musí být navržena s ohledem na dosah člověka, průlezy, mezery, přístup přes dopravníky i možnost přístupu zezadu nebo z boku.

Validace a ověření bezpečnostních funkcí

Nová norma klade větší důraz na systematické ověření toho, že bezpečnostní funkce skutečně dosahují deklarovaných parametrů. Nestačí tedy pouze zkontrolovat zapojení bezpečnostních vstupů nebo převzít údaje z katalogu robotu.
Validace by měla ověřit zejména:

• zda ochranné zastavení skutečně zastaví všechny nebezpečné pohyby,
• zda robot nepokračuje v pohybu po ztrátě ochranného signálu,
• zda je po zastavení zabráněno neočekávanému opětovnému spuštění,
• zda je rychlost v kolaborativním režimu skutečně omezena,
• zda bezpečnostní skener nebo jiný snímač pokrývá celý požadovaný prostor,
• zda doby reakce a zastavení odpovídají výpočtům,
• zda se bezpečnostní funkce chovají správně i při poruše.

U PFL aplikací je nutné ověřit také skutečné síly a tlaky v předvídatelných místech kontaktu. Výsledky měření a zkoušek by měly být součástí technické dokumentace aplikace.

Praktické důsledky pro výrobce, integrátora a provozovatele

Výrobce robotu musí dodat informace o bezpečnostních funkcích a omezeních robotu. Integrátor odpovídá za to, že robot, nástroj, obrobek, přípravky a další zařízení vytvoří bezpečný celek. Provozovatel musí zajistit bezpečné pracovní postupy, školení obsluhy, údržbu a pravidelné ověřování bezpečnostních funkcí.
V praxi proto bude nutné aktualizovat zejména:

• posouzení rizik celé aplikace,
• bezpečnostní koncepci a schémata,
• výpočty ochranných vzdáleností a dob zastavení,
• popis provozních režimů,
• protokoly o validaci,
• návody k obsluze a údržbě,
• školení pracovníků.

Při úpravě již provozovaných zařízení nemusí být vždy nutná kompletní změna celé konstrukce. Pokud však změna ovlivní bezpečnost, například nový nástroj, vyšší rychlost, jiný obrobek nebo nový pracovní prostor, musí být posouzení rizik znovu přezkoumáno.

Závěr

Revize norem ČSN EN ISO 10218-1 ed. 2 a ČSN EN ISO 10218-2 ed. 2 přináší přesnější a praktičtější rámec pro bezpečnost průmyslových robotů i kolaborativních aplikací. Za nejvýznamnější změny lze považovat začlenění principů ISO/TS 15066, jasné rozlišení režimů HGC, SSM a PFL, nové třídění robotů a opuštění plošného požadavku na stejnou úroveň bezpečnosti u všech funkcí.
Provoz kobota bez oplocení však zůstává podmíněn konkrétním technickým řešením. Rozhodující není označení „cobot“, ale výsledek posouzení rizik celé aplikace. Bezpečný systém musí zohlednit robot, nástroj, obrobek, okolní zařízení, pracovní postupy i předvídatelné chování člověka.
Nová vydání norem proto nepředstavují cestu k jednoduššímu obcházení ochranných opatření. Naopak vyžadují, aby bylo možné odborně doložit, proč je daná aplikace bez oplocení bezpečná, jaké bezpečnostní funkce ji chrání a jak bylo ověřeno, že jejich skutečné vlastnosti odpovídají požadované úrovni bezpečnosti.