Sous-chapitre 3.9
Sécurité des robots
Nous avons résumé les informations les plus essentielles sur les concepts de sécurité pour votre application robotique ci-dessous. Apprenez à prévenir l'accès aux dangers, à limiter le mouvement des robots et à garantir une interaction sécurisée entre les humains et les robots. Découvrez l'importance de la clôture de sécurité, des systèmes de détection avancés et de la planification des espaces de collaboration.
Normes et règles essentielles pour la sécurité des robots
Les robots sont extrêmement polyvalents, offrant des solutions d'automatisation économiques. Cependant, ils peuvent aussi être assez dangereux
Les robots grands et à grande vitesse peuvent causer des blessures très graves par écrasement et impact. Par conséquent, la sécurité des robots a été normalisée internationalement dans (EN) ISO 10218-1 et -2 et pour les États-Unis dans l'ANSI/RIA R15.06 quasiment identique. De plus, une norme pour les robots mobiles a été publiée avec l'ANSI/RIA R15.08. Certaines règles de sécurité essentielles sont présentées ci-dessous.
La sécurité des robots repose sur trois éléments :
- Prévenir l'accès des personnes.
- Limiter le mouvement du robot.
- Assurer la sécurité du contact physique.
Le troisième élément, assurer la sécurité du contact physique, est un concept relativement nouveau, souvent appelé opération de robot collaboratif. Cela signifie qu'un système robotique spécialement conçu et un opérateur travaillent dans le même espace de travail ou dans des espaces de travail qui se chevauchent. Tout d'abord, l'espace de travail collaboratif et l'interaction souhaitée entre l'humain et le robot doivent être planifiés. Ensuite, les risques sont identifiés et des mesures de sécurité appropriées sont mises en œuvre.
Qu'est-ce qu'un “robot collaboratif” ?
La mesure de sécurité la plus avancée est l'utilisation d'un robot collaboratif, parfois appelé « cobot ».
Un robot collaboratif fonctionne à une force et une vitesse limitées. Les humains rencontrant un robot collaboratif en mouvement ne seront pas blessés, bien qu'ils puissent ressentir une certaine douleur. Des années de tests approfondis ont abouti à une liste de limites de force, de vitesse et d'énergie que les humains peuvent supporter lorsqu'ils sont soumis à un contact physique avec des éléments de machine (voir ISO TS 15066).
Les robots collaboratifs se déplaçant dans ces limites peuvent être considérés comme sûrs pour l'interaction homme-robot. Cependant, cela ne signifie pas que de telles applications sont automatiquement sûres. L'ensemble du contexte du robot et de l'outil manipulé par le robot (l'outil terminal) doit être soigneusement pris en compte.
Exemple :
- Imaginez être assis à côté d'un robot manipulant une seringue contenant un liquide toxique. La vitesse et la force de ses mouvements deviennent alors des préoccupations secondaires.
Sécurité dans les espaces de travail collaboratifs
Dans les graphiques, un opérateur humain et un robot partagent l’espace de travail collaboratif.
Mesures de sécurité :
- Un robot dangereux ne doit pas se déplacer dans la zone collaborative si une personne est présente.
- Selon la distance et la vitesse de mouvement de la personne, le robot peut devoir ralentir et s'arrêter à mesure que la personne s'approche.
Clôtures de sécurité :
- Les clôtures de sécurité sont encore nécessaires dans certaines applications collaboratives aujourd'hui et le resteront à l'avenir.
- Les clôtures prennent de nouveaux rôles, tels que délimiter une zone de collaboration des espaces de travail ordinaires et des chemins de circulation.
Applications de prélèvement robotique
Les robots sont de plus en plus utilisés pour sélectionner et placer des marchandises et des colis afin de compléter les commandes.
La palettisation est une application de longue date des robots de taille moyenne et grande. Plus récemment, des robots plus petits sont utilisés dans des applications de prélèvement et de placement collaboratifs dans un schéma de commissioning de commandes "des marchandises vers la personne". Ces robots peuvent interagir directement avec des personnes car ils se déplacent à basse vitesse et avec peu de force.
Risques liés à la préparation de commandes robotisée et mesures de sécurité qui fonctionnent :
- Les robots interagissant avec des systèmes de conveyor et des stations d'emballage peuvent causer des risques de écrasement et de cisaillement. Certains outils robotiques peuvent présenter des dangers.
Mesures de sécurité : Bien que le risque de blessure soit faible, vous souhaiterez peut-être installer des clôtures de protection basses pour tenir les gens à l'écart de ces zones dangereuses. - Les personnes qui entrent inutilement dans un “espace collaboratif” peuvent être blessées par un mouvement inattendu. Elles peuvent également provoquer l'arrêt fréquent du robot, perturbant ainsi l'efficacité de l'opération.
Mesures de sécurité : Installez des clôtures basses, des barrières piétonnes ou des barrières de “sensibilisation” plus basses pour alerter les gens des zones dans lesquelles ils ne devraient pas entrer et déterminer par quel côté l'espace collaboratif doit être accessible aux travailleurs.
Sécurité des robots industriels
La sécurité des robots dépend en grande partie de "cellules" fermées avec des clôtures et des portes d'accès. Mais dans de nombreuses applications, des systèmes de surveillance sont en outre nécessaires ou peuvent même remplacer la "cage" du robot.
Systèmes de détection avancés :
- Dans de nombreuses cellules robotiques, une combinaison de barrières de sécurité avec des portes, de barrières lumineuses et de scanners de portée est utilisée.
- La forme la plus avancée de système de détection est une caméra 3D. Elle doit être installée à une hauteur suffisante au-dessus de l'espace de travail pour s'assurer qu'elle « voit » toutes les zones dans lesquelles des personnes peuvent se déplacer.
Attention aux personnes restant à l'intérieur de la zone de danger derrière les dispositifs de détection. Si cela est possible, des mesures de sécurité supplémentaires peuvent être nécessaires.
Zones de sécurité pour les robots
La clôture peut être utilisée pour créer un "espace protégé", mais elle ne doit normalement pas être utilisée pour définir le "espace limité".
Les robots percutant des clôtures à grande vitesse ou avec une force significative peuvent provoquer des déformations, même dans des clôtures robustes, posant ainsi des risques potentiels pour la sécurité. De plus, les clôtures peuvent permettre aux individus de passer leurs doigts à travers les ouvertures, augmentant le risque de blessures. Pour atténuer ces problèmes, un dégagement minimum de 120 à 200 mm doit être maintenu entre l'espace limité et le bord extérieur de la clôture. Lisez-en plus sur le calcul et la détermination de la hauteur et de la distance appropriées des clôtures de sécurité dans le chapitre 3.2 “Sélection des protections de machine”.
Par conséquent, compter uniquement sur des clôtures dites “sûres pour les robots” est insuffisant. Au lieu de cela, mettez en œuvre des dispositifs de limitation appropriés pour garantir la sécurité, tels que :
- Logiciel de contrôle de mouvement certifié de sécurité (conforme à au moins PL = d selon (EN) ISO 13849-1 ou SIL 2 selon (EN) IEC 62061)
- Mécanismes de limitation d'espace ou butées physiques (p. ex., blocs d'arrêt et broches)
- Dispositifs de limitation externes (p. ex., butées mécaniques ou interrupteurs de proximité)
La clôture est destinée à empêcher les gens d'entrer, pas à enfermer le robot.
Des clôtures "sécurisées pour les robots" – concept ou misconception ?
De nombreuses personnes demandent des clôtures « sûres pour les robots » ou se réfèrent aux résultats de tests des fabricants de clôtures montrant une résistance aux impacts de 2000 joules ou plus.
La question elle-même révèle une idée reçue sur la sécurité des robots. Les normes de sécurité des robots exigent que le mouvement des robots soit limité par des moyens autres que des clôtures ou d'autres dispositifs de sécurité.
La plage de mouvement d'un robot dépend de sa taille. Souvent, cet « espace maximum » est beaucoup plus grand que nécessaire pour l'opération en cours. Comme les concepteurs de systèmes souhaitent utiliser le moins d'espace au sol possible, le robot est programmé pour rester dans un « espace limité » beaucoup plus petit. Ensuite, des clôtures, des rideaux lumineux et des scanners de portée sont utilisés pour définir un « espace protégé » autour de l'espace limité que les personnes ne doivent pas entrer.
Cependant, une distance de sécurité est pratiquement toujours nécessaire entre l'espace limité et l'espace protégé. Pourquoi ? Parce que le robot a besoin de temps pour ralentir et s'arrêter complètement lorsqu'une personne entrant dans l'espace protégé est détectée (par une barrière lumineuse, un scanner, une caméra, ou un interrupteur de porte).
Cette infographie illustre comment penser de manière critique aux distances de sécurité pour les robots industriels. Découvrez pourquoi les clôtures de protection sont importantes, comment les accidents se produisent et quand les clôtures pourraient ne pas être la seule solution. Découvrez les principales considérations pour garder les personnes en sécurité autour des robots.