ربات‌های ایمن و قابل اعتماد آنهایی هستند که می‌توانند بدون ایجاد هیچ خطری برای انسان یا وسایل، مورد استفاده قرار گیرند. آن‌ها باید بتوانند به درستی و به طور مداوم، حتی در محیط‌های چالش برانگیز عمل کنند.
زمانی که ربات‌ها به صورت ایمن و مسئولانه طراحی، آزمایش، اجرا یا نگهداری نشوند، می‌توانند ناامن و غیرقابل اعتماد شوند. اگر یک ربات با در نظر گرفتن نکات ایمنی طراحی نشده باشد، می‌تواند برای انسان و محیط زیست خطراتی ایجاد کند. به عنوان مثال، یک ربات با سنسورها یا محرک‌هایی که طراحی ضعیفی دارد، می‌تواند با افراد یا اشیاء برخورد کند و باعث صدمات یا خسارت مالی شود.
اگر یک ربات قبل از استفاده عمومی به اندازه کافی مورد آزمایش قرار نگیرد، ممکن است دارای نقص‌های کشف نشده‌ای باشد که می‌تواند باعث اختلال در عملکرد یا عملکردی غیرمنتظره شود. به عنوان مثال، یک اشکال نرم افزاری در سیستم کنترل ربات می‌تواند باعث حرکت نامنظم آن یا نقض دستورات ایمنی شود. اگر یک ربات به درستی پیاده‌سازی نشود، استفاده از آن ممکن است ایمنی انسان را به خطر بیندازد. به عنوان مثال، رباتی که برای استفاده در یک محیط کنترل شده در نظر گرفته شده است، وقتی در یک محیط عمومی استفاده شود، می‌تواند برای مردم ناامن باشد.
علاوه بر این، اگر یک ربات به درستی نگهداری نشود، ممکن است فرسوده شود که می‌تواند منجر به نقص یا خرابی شود. به عنوان مثال، یک ربات با سنسورها یا محرک‌های فرسوده، واکنش عملکردی درست و دقیقی ندارد و خطر حادثه را افزایش می‌دهد.
توسعه ربات‌های ایمن و قابل اعتماد نیازمند رویکرد جامعی است که شامل طراحی، آزمایش، اجرا و نگهداری می‌شود. در ادامه برخی از ملاحظات کلیدی لازم آورده شده است:
1. طراحی ایمن
طراحی برای ایمنی (DfS) یک رویکرد پیشگیرانه برای ایمنی است که ملاحظات ایمنی را از همان ابتدا در فرآیند طراحی ادغام می‌کند. هدف آن شناسایی و حذف ریسک‌ها و خطرات احتمالی مرتبط با یک محصول، سیستم یا فرآیند قبل از رسیدن به کاربر یا محیط است. این رویکرد برای توسعه ربات‌های ایمن و قابل اعتماد که می‌توانند به طور هماهنگ با انسان‌ها هم‌زیستی کنند، ضروری است.
الف) ارزیابی ریسک:
خطرات احتمالی مرتبط با عملکرد ربات باید شناسایی شود، مانند برخورد با انسان‌ها یا اشیاء دیگر، گیرکردن در ماشین‌آلات، قرار گرفتن در معرض مواد خطرناک، یا نقص‌هایی که می‌تواند باعث آسیب به اموال شود. کاربرد مورد نظر ربات، باید در ارتباط با محیط و تعامل با انسان را در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، رباتی که برای کار در یک کارخانه تولیدی طراحی شده است، ممکن است خطرات متفاوتی نسبت به رباتی که برای تعامل با بیماران در یک محیط مراقبت‌های بهداشتی طراحی شده است، داشته باشد.
ب) مکانیسم های ایمنی:
برای جلوگیری از آسیب، ویژگی‌های ایمنی مانند سنسورهای جلوگیری از برخورد، دکمه‌های توقف اضطراری و موانع فیزیکی را باید اجرا کرد. حسگرهای جلوگیری از برخورد می‌توانند اشیاء مجاور را شناسایی کرده و اقداماتی را برای جلوگیری از برخورد انجام دهند. دکمه‌های توقف اضطراری می‌توانند در صورت خطر فوراً عملکرد ربات را متوقف کنند. موانع فیزیکی، مانند نرده‌ها یا محوطه‌ها، می‌توانند انسان‌ها را از فضای کاری ربات جدا کنند. پس باید ویژگی‌های ایمنی‌ای طراحی شود که قوی و قابل اعتماد باشند و اطمینان حاصل شود که در شرایط عملیاتی مختلف به طور مداوم و مؤثر عمل می‌کنند.
ج) تحمل خطا:
ربات طوری طراحی شود که موقعیت‌های غیرمنتظره‌ای که ممکن است پیش بیاید را مدیریت کند و در برابر شکست‌ها به خوبی مقاومت کند. این شامل اضافه و کم کردن اجزای حیاتی، مانند سنسورها، محرک‌ها و منابع تغذیه می‌شود. اگر یک جزء از کار بیفتد، دیگری می‌تواند عملکرد آن را بر عهده بگیرد و از خرابی کامل سیستم جلوگیری کند. ربات باید بتواند نقص‌ها را شناسایی کند، اجزای آسیب‌دیده را جدا کند و اقدامات اصلاحی مناسب را برای به حداقل رساندن خطرات خرابی و ایمنی انجام دهد. پس پیاده‌سازی مکانیسم‌هایی برای تشخیص و تصحیح خطا ضروری است.
2. تست دقیق
آزمایش دقیق به رویکردی جامع و کامل برای آزمایش اشاره دارد. هدف آن شناسایی و حذف عیوب، اطمینان از کیفیت و تأیید اینکه یک محصول الزامات مورد نظر خود را برآورده می‌کند و مطابق با شرایط مختلف عمل می‌کند. این یک جنبه ضروری از توسعه نرم افزار، توسعه محصول و تضمین کیفیت (QA) است.
الف) آزمایش کامل:
لازم است آزمایش‌های گسترده‌ای برای تأیید عملکرد و ایمنی ربات تحت شرایط و سناریوهای مختلف انجام شود. این، شامل آزمایش در شرایط محیطی مختلف، با ورود‌ی ها و بارهای کاری مختلف و در حضور خطرات بالقوه است. موارد آزمایشی باید طوری طراحی شود که تمام جنبه‌های عملکرد ربات، از جمله حرکت، تعامل با اشیاء و انسان‌ها، و پاسخ به موقعیت‌های غیرمنتظره را پوشش دهد.
ب) شبیه سازی و تقلید:
از ابزارهای شبیه‌سازی و تقلید برای آزمایش ربات در محیط‌های مجازی قبل از محیط واقعی استفاده شود. ابزارهای شبیه‌سازی می‌توانند مدل‌های واقع‌بینانه‌ای از تعاملات ربات و محیط ایجاد کنند و به توسعه دهندگان این امکان را می‌دهند تا رفتار آن را بدون خطر آسیب فیزیکی آزمایش کنند. ابزارهای شبیه‌سازی می‌توانند سیستم‌ها و نرم‌افزارهای کنترلی ربات را تقلید کنند و توسعه‌دهندگان را قادر می‌سازند تا کد را بدون نیاز به استقرار ربات روی سخت‌افزار فیزیکی آزمایش و اشکال‌زدایی کنند.
ج) گواهینامه‌ها:
استانداردها و مقررات ایمنی مربوطه رعایت شود، مانند مواردی که توسط سازمان بین‌المللی استاندارد (ISO) یا اداره ایمنی و بهداشت شغلی (OSHA) ایجاد شده است. نشان دادن اینکه ربات الزامات و استانداردهای ایمنی را برآورده می‌کند، نیازمند دریافت گواهینامه از نهادهای مربوطه است.
3. اجرای مسئولانه
اجرای مسئولانه ربات‌ها شامل مجموعه‌ای از اقدامات و ملاحظاتی است که استقرار و عملکرد ایمن، اخلاقی و اجتماعی ربات‌ها را در تنظیمات مختلف تضمین می‌کند. این شامل همکاری بین طراحان، مهندسان، اپراتورها و سهامداران است تا اطمینان حاصل شود که ربات‌ها به گونه‌ای استفاده می‌شوند که به نفع جامعه باشد و در عین حال آسیب‌های احتمالی را به حداقل برساند.
الف) آموزش:
به اپراتورهای ربات و پرسنلی که در ارتباط با ربات کار می‌کنند باید آموزش‌های جامعی داده شود. این آموزش باید رویه‌های عملیات ایمن، پروتکل‌های اضطراری، شناسایی خطر و استراتژی‌های کاهش خطر را پوشش دهد. مطالب آموزشی باید واضح، مختصر و قابل درک باشد. می‌توان از تصاویر بصری مناسب و تمرینات عملی برای تقویت یادگیری استفاده کرد.
ب) مستندات واضح:
مستندات واضح و مختصر با جزئیات عملکرد ربات، روش‌های نگهداری، و شناسایی خطر و استراتژی‌های کاهش آن. این مستندات باید به راحتی برای همه پرسنلی که با یا اطراف ربات کار می‌کنند در دسترس باشد. این شامل دستورالعمل‌های دقیق برای کار با ربات، عیب‌یابی مشکلات احتمالی، و پاسخ به شرایط اضطراری است.
ج) نظارت مستمر:
نیاز است که به طور مستمر بر عملکرد ربات نظارت شود تا هرگونه مشکل بالقوه یا رفتار دور از انتظار شناسایی شود. برای ردیابی عملکرد ربات و تشخیص ناهنجاری‌ها از سنسورها، ثبت داده‌ها و سیستم‌های نظارت در لحظه استفاده شود. آستانه‌های مشخصی برای معیارهای عملکردی ایجاد شود و در صورت تجاوز از این آستانه‌ها سیستم هشداری وجود داشته باشد تا پرسنل را مطلع سازد.
4. نگهداری فعال
تعمیر و نگهداری فعال، یک استراتژی نگهداری پیشگیرانه است با این هدف که خرابی‌های احتمالی تجهیزات را قبل از وقوع آن تشخیص داد. این رویکرد به جای واکنش به خرابی‌ها و شرایط اضطراری، بر پیش‌بینی و پیشگیری از مشکلات تمرکز دارد. در نتیجه می‌تواند به طور قابل توجهی زمان خرابی را کاهش دهد، قابلیت اطمینان تجهیزات را بهبود بخشد و طول عمر آن را افزایش دهد.
الف) تعمیر و نگهداری منظم:
برای اطمینان از عملکرد بهینه و جلوگیری از خرابی‌های احتمالی، باید یک برنامه تعمیر و نگهداری منظم برای بازرسی و سرویس ربات ایجاد گردد. این برنامه باید با الگوهای طراحی و استفاده خاص ربات تنظیم شود. در این برنامه روش‌های دقیق نگهداری که شامل تمام جنبه‌های ربات، از جمله اجزای مکانیکی، سیستم‌های برقی، سنسورها و نرم افزار باشد، تهیه شود.
ب) نگهداری پیش بینی کننده:
این تکنیک‌ها شامل تجزیه و تحلیل داده‌های حسگرها، گزارش‌های عملکرد و سوابق تعمیرات ربات است برای شناسایی الگوها و پیش‌بینی خرابی‌های احتمالی قبل از وقوع آن است. از الگوریتم‌های یادگیری ماشین برای تجزیه و تحلیل داده‌ها و شناسایی روندهایی که ممکن است مشکلات آینده را نشان دهند، استفاده شود که امکان مداخله، تعمیر و نگهداری پیشگیرانه را فراهم می‌کند.
ج) تعویض قطعات:
برای حفظ یکپارچگی و ایمنی ربات، قطعات فرسوده یا آسیب دیده باید به سرعت تعویض شود. برای اطمینان از تعویض به موقع، فهرست موجودی قطعات یدکی حیاتی را به روز نگه داشته شود. رویه‌هایی برای ردیابی طول عمر قطعات ایجاد شود و تعویض قطعات بر اساس میزان استفاده و سایش برنامه‌ریزی شود. با پیروی از این دستورالعمل‌ها در طول چرخه عمر ربات، توسعه‌دهندگان و اپراتورها می‌توانند برای ساخت ربات‌های ایمن و قابل اعتماد که برای آینده‌ای مثبت به بشریت کمک می کنند، با یکدیگر همکاری کنند.
خطرات استفاده از اسکلت بیرونی
جدیدترین اسکلت بیرونی German Bionic به دنبال ساده سازی وظایف پرستاران و متخصصان مرتبط
منبع: roboticsbiz.com
«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است»
