Sécurité des robots dans l'assemblage collaboratif homme-robot

L'assemblage collaboratif homme-robot révolutionne la fabrication en associant la dextérité et l'adaptabilité de l'homme à la précision et à l'endurance du robot. Toutefois, il est primordial d'assurer la sécurité des robots dans ces espaces de travail partagés. Cet article explore les aspects critiques de la sécurité dans les environnements collaboratifs homme-robot, en abordant les technologies, les normes et les procédures qui protègent les travailleurs tout en maximisant la productivité. Ces informations sont essentielles pour toute personne impliquée dans la mise en œuvre ou le travail avec des robots collaboratifs. L'article se concentre sur les environnements industriels.

1. Qu'est-ce que l'assemblage collaboratif homme-robot ?

L'assemblage collaboratif homme-robot, également connu sous le nom d'assemblage collaboratif, implique que des humains et des robots travaillent ensemble dans un espace de travail partagé pour réaliser des tâches d'assemblage. Contrairement aux installations robotiques industrielles traditionnelles, où les robots travaillent isolés derrière des barrières de sécurité, les robots collaboratifs (cobots) sont conçus pour travailler aux côtés des humains, souvent sans barrières physiques. Cette approche combine les forces des humains et des robots.

Les humains apportent leur adaptabilité, leurs compétences en matière de résolution de problèmes et leur dextérité, tandis que les robots offrent la précision, la répétabilité et la capacité de gérer des tâches lourdes ou répétitives. Cette synergie peut entraîner une augmentation de la productivité, une amélioration de la qualité et une amélioration de l'ergonomie pour les travailleurs humains. La distinction essentielle réside dans l'espace de travail partagé et l'interaction étroite entre l'homme et le robot.

2. Pourquoi la sécurité est-elle si importante dans la collaboration homme-robot ?

La sécurité est primordiale dans tout environnement industriel, mais elle devient encore plus critique dans le cadre de la collaboration homme-robot, car les humains et les robots partagent le même espace de travail et sont susceptibles d'interagir directement. Les robots industriels sont traditionnellement des machines puissantes capables de provoquer des blessures graves en cas de contact. Même avec des robots collaboratifs conçus pour une interaction plus sûre, le risque de blessure demeure si les mesures de sécurité ne sont pas correctement mises en œuvre.

Les conséquences d'une collision entre un robot et un être humain peuvent aller de légères contusions à des blessures graves, voire mortelles. Au-delà des risques physiques directs, des facteurs psychologiques sont également à prendre en compte. Les travailleurs doivent se sentir en sécurité et faire confiance au système robotique pour pouvoir travailler efficacement à ses côtés. Par conséquent, garantir la sécurité des robots n'est pas seulement une obligation légale et éthique, c'est aussi une condition essentielle à la réussite de toute application collaborative homme-robot.

3. Quelles sont les principales normes de sécurité pour les robots collaboratifs ?

Plusieurs normes de sécurité internationales régissent la conception et la mise en œuvre des systèmes de robots collaboratifs. L'une des plus importantes est l'ISO/TS 15066, qui fournit des lignes directrices spécifiques pour la sécurité des robots collaboratifs. Cette spécification technique s'appuie sur les exigences générales de sécurité décrites dans les normes ISO 10218-1 et ISO 10218-2, qui couvrent la sécurité des robots industriels.

La norme ISO/TS 15066 fournit des informations détaillées sur l'évaluation des risques, les caractéristiques de sécurité et les méthodes de validation des applications collaboratives. Elle définit quatre modes de fonctionnement collaboratif : L'arrêt contrôlé par la sécurité, le guidage manuel, la surveillance de la vitesse et de la séparation, et la limitation de la puissance et de la force. Le respect de ces normes de sécurité est essentiel pour garantir que les systèmes robotiques collaboratifs répondent aux exigences de sécurité nécessaires. Ces normes exigent souvent que des informations détaillées sur les procédures de sécurité soient accessibles aux travailleurs. La page contenant les informations peut être temporairement indisponible ou avoir été déplacée de manière permanente vers une nouvelle adresse web.

4. Quels sont les principaux dispositifs et technologies de sécurité utilisés dans les robots collaboratifs ?

Les robots collaboratifs intègrent plusieurs dispositifs et technologies de sécurité afin de minimiser les risques pour les travailleurs humains. Il s'agit notamment des éléments suivants

• Limitation de la puissance et de la force (PFL) : Il s'agit d'une caractéristique de sécurité fondamentale des cobots. Les robots PFL sont conçus pour limiter la force et la puissance qu'ils exercent, afin de garantir que tout impact avec un être humain reste en deçà des seuils de sécurité. Ce résultat est souvent obtenu grâce à l'utilisation de capteurs de force et de couple sensibles et d'articulations souples.
• Arrêt contrôlé de sécurité : Cette fonction garantit que le robot s'arrête et reste arrêté si une personne pénètre dans une zone de sécurité définie. Le robot ne reprend son fonctionnement que lorsque l'homme a quitté la zone et qu'une commande de redémarrage délibérée est donnée.
• Guidage manuel : Cela permet à un opérateur de déplacer manuellement le robot en le saisissant directement. Les capteurs du robot détectent la force appliquée et déplacent le bras du robot en conséquence. Cette méthode est souvent utilisée pour enseigner de nouvelles tâches au robot ou pour effectuer des ajustements précis lors de l'assemblage.
• Contrôle de la vitesse et de la séparation : Cette stratégie utilise des capteurs (par exemple, des scanners laser, des systèmes de vision) pour surveiller la distance entre le robot et l'homme. La vitesse du robot est automatiquement ajustée en fonction de cette distance, en ralentissant ou en s'arrêtant à l'approche de l'homme.

5. Comment l'évaluation des risques est-elle menée dans les applications collaboratives ?

L'évaluation des risques est une étape cruciale dans la mise en œuvre de toute application de robot collaboratif. Elle implique l'identification des dangers potentiels, l'évaluation des risques associés et la mise en œuvre de mesures visant à atténuer ces risques. Le processus d'évaluation des risques suit généralement une approche structurée, telle que celle décrite dans la norme ISO 12100, la norme générale pour la sécurité des machines.

L'évaluation des risques doit prendre en compte tous les aspects de l'application collaborative, y compris le robot lui-même, l'effecteur (outil), la pièce à usiner, l'espace de travail et les tâches humaines. Elle doit également tenir compte d'une mauvaise utilisation potentielle ou d'événements inattendus. L'objectif est de réduire les risques à un niveau acceptable, en garantissant la sécurité des travailleurs humains. Les résultats de l'évaluation des risques permettent de sélectionner les dispositifs et les stratégies de sécurité appropriés. Il se peut que cette page soit temporairement indisponible ou qu'elle ait été déplacée de manière permanente vers une nouvelle adresse web.

6. Quelles sont les différentes stratégies de sécurité pour la collaboration homme-robot ?

Il existe plusieurs stratégies de sécurité différentes qui peuvent être employées dans le cadre de la collaboration homme-robot, en fonction de l'application spécifique et des résultats de l'évaluation des risques. Ces stratégies impliquent souvent une combinaison des dispositifs de sécurité décrits précédemment.

• Aucun contact physique n'est prévu : Dans ce scénario, le robot et l'homme travaillent dans la même zone générale mais ne sont pas censés entrer en contact direct. La sécurité est généralement assurée par la surveillance de la vitesse et de l'espacement, ainsi que par des arrêts contrôlés et sécurisés.
• Contact physique occasionnel possible : Cette stratégie reconnaît qu'un contact occasionnel entre le robot et l'homme peut se produire, mais le robot est conçu pour limiter la force et la puissance de ce contact à des niveaux sûrs. La limitation de la puissance et de la force est une caractéristique essentielle de ce scénario.
• Contact physique délibéré : Dans certaines applications, comme le guidage manuel, un contact physique délibéré entre le robot et l'homme est nécessaire. La sécurité repose sur les caractéristiques de sécurité inhérentes au robot, telles que les capteurs de force-couple et les articulations flexibles. La coopération homme-robot a une grande influence sur la sécurité et l'ergonomie dans la robotique collaborative industrielle.

7. Comment le système de commande du robot contribue-t-il à la sécurité ?

Le contrôleur du robot est un composant essentiel du système de sécurité. Il est chargé de surveiller les capteurs du robot, de traiter les signaux liés à la sécurité et de contrôler les mouvements du robot. Le contrôleur doit être conçu et certifié pour répondre aux normes de sécurité applicables.

Le contrôleur met en œuvre la stratégie de sécurité choisie, telle que la surveillance de la vitesse et de la séparation ou la limitation de la puissance et de la force. Il surveille en permanence la position, la vitesse et la force du robot et déclenche un arrêt de sécurité si l'une des limites prédéfinies est dépassée. Le contrôleur gère également les entrées et sorties liées à la sécurité, telles que les boutons d'arrêt d'urgence et les barrières immatérielles de sécurité. Le contrôleur est utilisé pour assurer la sécurité.

8. Quel est le rôle des capteurs dans la sécurité des robots collaboratifs ?

Les capteurs sont les "yeux et les oreilles" du système de sécurité, car ils fournissent des informations cruciales sur l'environnement du robot et la présence d'êtres humains. Différents types de capteurs sont utilisés, en fonction de la stratégie de sécurité spécifique.

• Capteurs force-couple : Ces capteurs sont généralement intégrés aux articulations ou à l'effecteur du robot et mesurent les forces et les couples appliqués. Ils sont essentiels pour limiter la puissance et la force et pour guider la main.
• Scanners laser : Ces capteurs créent une zone de sécurité bidimensionnelle autour du robot. Si un être humain ou un objet pénètre dans cette zone, le scanner le détecte et envoie un signal au contrôleur du robot.
• Systèmes de vision : Des caméras et des logiciels de traitement d'images peuvent être utilisés pour détecter la présence et la position des personnes dans l'espace de travail. Ces informations peuvent être utilisées pour contrôler la vitesse et la séparation ou pour déclencher d'autres fonctions de sécurité.
• Peau de robot: Capteur utilisé pour détecter le toucher.

Ces capteurs fournissent des données en temps réel au contrôleur du robot, ce qui lui permet de réagir rapidement aux dangers potentiels et d'assurer la sécurité des travailleurs humains.

9. Quelles sont les procédures de sécurité spécifiques à l'assemblage collaboratif ?

Outre les dispositifs de sécurité techniques, des procédures de sécurité spécifiques sont essentielles pour assurer la sécurité de l'assemblage collaboratif. Ces procédures doivent être clairement définies et communiquées à l'ensemble du personnel travaillant dans l'espace de travail collaboratif.

• Formation : Les travailleurs doivent recevoir une formation complète sur le fonctionnement du robot, les dispositifs de sécurité et les procédures d'urgence.
• Conception de l'espace de travail : L'espace de travail doit être conçu de manière à minimiser les risques de collision et à fournir des repères visuels clairs sur la zone opérationnelle du robot.
• Inspections régulières : Le système robotique, y compris les capteurs et les dispositifs de sécurité, doit être régulièrement inspecté et entretenu pour s'assurer qu'il fonctionne correctement.
• Procédures d'urgence : Des procédures claires doivent être mises en place pour répondre aux urgences, telles qu'un dysfonctionnement du robot ou une collision.

Ces procédures, combinées aux dispositifs techniques de sécurité, créent un système de sécurité complet qui protège les travailleurs dans les environnements de collaboration homme-robot. Les procédures de sécurité doivent être accessibles à tous les membres de l'équipe. Le site web peut être temporairement indisponible ou avoir été déplacé de manière permanente vers une nouvelle adresse web.

10. Quel est l'avenir de la sécurité dans les systèmes collaboratifs homme-robot ?

Le domaine de la collaboration homme-robot est en constante évolution et la technologie de la sécurité ne cesse de progresser. Nous pouvons nous attendre à ce que plusieurs tendances se dessinent à l'avenir :

• Des capteurs plus sophistiqués : Les progrès de la technologie des capteurs, tels que les systèmes de vision 3D et les capteurs tactiles, fourniront des informations encore plus détaillées sur l'environnement du robot, ce qui renforcera la sécurité.
• Intelligence artificielle (IA) : L'IA peut être utilisée pour améliorer la capacité du robot à prévoir les mouvements humains et à y réagir, rendant ainsi les interactions plus sûres et plus intuitives. Les algorithmes d'apprentissage automatique peuvent être entraînés à reconnaître les situations potentiellement dangereuses et à déclencher les réactions de sécurité appropriées.
• Systèmes de sécurité adaptatifs : Les futurs systèmes de sécurité pourront s'adapter aux conditions changeantes de l'espace de travail, en ajustant les zones de sécurité et le comportement du robot en temps réel en fonction de la tâche spécifique et des actions de l'homme.
• Amélioration de l'interaction homme-robot : Les progrès en matière d'interfaces utilisateur et de méthodes de communication faciliteront la compréhension et l'interaction des humains avec les robots, réduisant ainsi le risque de malentendus et d'erreurs.

Ces avancées permettront d'améliorer encore la sécurité et l'efficacité des systèmes collaboratifs homme-robot, ouvrant la voie à une adoption encore plus large de cette technologie dans diverses industries.

Principaux enseignements

• L'assemblage collaboratif homme-robot implique que des humains et des robots travaillent ensemble dans un espace de travail partagé.
• La sécurité est essentielle en raison du risque de collisions et de blessures dans le cadre d'une interaction étroite entre l'homme et le robot.
• Les principales normes de sécurité, telles que la norme ISO/TS 15066, fournissent des lignes directrices pour la sécurité des robots collaboratifs.
• Les robots collaboratifs utilisent des dispositifs de sécurité tels que la limitation de la puissance et de la force, les arrêts surveillés de sécurité et la surveillance de la vitesse et de la séparation.
• L'évaluation des risques est essentielle pour identifier et atténuer les dangers potentiels.
• Différentes stratégies de sécurité sont employées en fonction du niveau d'interaction entre les humains et les robots.
• Le contrôleur du robot joue un rôle essentiel dans la mise en œuvre des fonctions de sécurité et la surveillance des capteurs.
• Les capteurs, tels que les capteurs de force-couple, les scanners laser et les systèmes de vision, fournissent des informations cruciales en matière de sécurité.
• Des procédures de sécurité spécifiques, y compris la formation et l'aménagement de l'espace de travail, sont essentielles pour assurer la sécurité des opérations.
• L'avenir de la sécurité dans la collaboration homme-robot passe par des capteurs plus sophistiqués, l'IA, des systèmes adaptatifs et une meilleure interaction homme-robot.
• Le site web contenant des informations sur la sécurité peut être temporairement indisponible ou peut avoir été déplacé de manière permanente vers une nouvelle adresse web. Nous devons être prêts à faire face à de telles situations.