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2 n2 05:ロボット介護機器のイミュニティ試験における停止性能判定 池田博康(安衛研)
- 3. イミュニティ試験の性能判定基準(現行規格)
14.9.5
判定ランク
試験中の判定基準
A
使用範囲内で動作を継続(試験後も含む)
B
一時的性能低下は許容、ただし、自動で回復 (試験後は所定動作を継続)
C
一時的機能喪失は許容、ただし、自動的か人の リセットで回復(試験後も含む)
IEC 61000−6-1, 2:EMC一般基準(イミュニティ)
→ 製品の品質確保のため(動作の継続性)
*IEC 61000-4シリーズの試験方法毎に対応ランクが規定
実用性を考慮したレベル → 最大妨害レベルではない!
JNIOSH
- 4. イミュニティ試験のFS性能判定基準
14.9.5
FS(Functional Safety)の判定基準
仕様の範囲外でも機器は影響を受けない
指定の状態を維持,または所定時間内に指定の状態を達成で きるように反応すれば,妨害を受けてもよい
指定の状態を維持,または所定時間内に指定の状態を達成で きる場合は,構成部品の破損があってもよい
IEC/TS 61000−6-2:EMC技術指針(電磁現象に対する機能安全実現の方法論)
→ IEC 62061(機能安全) → IEC61306-3-1(計測制御)
ISO 13482(パーソナルケアロボット)
IEC 61496シリーズ(センサ)、IEC61800-5-2(サーボドライブ)等
*想定最大妨害レベルを適用
JNIOSH
- 5. 14.9.5
ロボット介護機器用イミュニティ試験の安全性能 判定基準(案)
安全性能 判定基準
(条件はor)
機器が危険な動作をしない
安全機能作動時に所定の安 全状態に機器が移行できる
安全が確保されるならば,機 器の障害は生じてもよい
停止状態の維持*
制動性能、停止カテゴリ
機器全体としてカバー
*停止状態の維持とは
サーボ停止による保護停止(カテゴリ2停止)の維持(非常停止は除く)
安全停止状態の物理的定義とその測定・判定の方法は?
JNIOSH
- 6. 14.9.5
停止の始動 → 「危険な機械機能の終止」 → 完全停止
人に危害が及ばない状態(安全条件) →(JIS B 9715)
危険な機械機能終止に基づく安全停止条件
合理的に想定される最悪条件:ロボット機器が人体皮膚表面に触れている状態
(皮膚変位0)から、微動して皮膚を圧迫する
•人に危害が及ばない状態(安全条件)とは 1)皮膚の変位は許容値以内(変位条件) 2)許容変位を超える前に回避可能(時間条件) → 人の危険認知・回避時間より短い時間内でロボット機器の変位 量が皮膚の許容変位を超えれば、危害が及ぶ恐れあり
JNIOSH
- 7. 14.9.5
人体への機械的刺激に対する「痛み」の限界 → 挟圧安全性の判定指標
許容変位量 : 接触(押し付け力5Nで判断)から痛みの限界までのプローブ 押し込み量として記録
痛覚耐性に基づく皮膚の許容変位
Force limitation value widely accepted
in industrial practices
Low pain tolerance region
High pain tolerance region
Thigh
Buttock
0
50
100
150
200
250
10
20
30
40
50
60
Chest
Abdomen
Shoulder blade
Forearm
Backhand
Back
Knee
Calf
Shin
57,7N
2,1mm
Forehead
Upper arm
5th percentile of pain tolerance [N]
5th percentile of tolerable deformation [mm]
JNIOSH
- 9. 14.9.5
時間
可動部変位
td
xa
停止時刻
td
xa
電磁妨害
OK
NG
制動
保護停止(サーボ停止)状態
安全停止条件に基づく判定原理
JNIOSH
0.1s毎に監視ウインドゥを生成
- 10. RF印加アンテナ
80MHz-1000MHz
1%Step
RFパワーアンプ
信号発生器
EUT(ロボットアーム)
反射マーカー
(2個以上)
電波暗室
モーションキャ プチャカメラ×3
光ファイバー
PCによる停止状態確認
・マーカー位置ロギング
・マーカー変位モニター
・マーカー速度モニター
フェライトコアに よるEMC対策
ソフトウエアによる自動計測
14.9.5
安全停止状態の監視方法と装置構成
3次元リアルタイムモーション計測装置
JNIOSH
- 16. 14.9.5
おわりに
JNIOSH
イミュニティ試験における安全機能の判定基準を提案した
人の皮膚許容変位量と回避時間から、サーボ停止条件を 定めた
3次元リアルタイムモーション計測装置により、非接触で高 精度な停止監視方法を検証した