Sicurezza dei robot nell'assemblaggio collaborativo uomo-robot

L'assemblaggio collaborativo uomo-robot sta rivoluzionando la produzione, combinando la destrezza e l'adattabilità umana con la precisione e la resistenza dei robot. Tuttavia, è fondamentale garantire la sicurezza dei robot in questi spazi di lavoro condivisi. Questo articolo esplora gli aspetti critici della sicurezza negli ambienti collaborativi uomo-robot, discutendo le tecnologie, gli standard e le procedure che proteggono i lavoratori massimizzando la produttività. Queste informazioni sono fondamentali per chiunque sia coinvolto nell'implementazione o nella collaborazione con i robot. L'articolo si concentra sugli ambienti industriali.

1. Che cos'è l'assemblaggio collaborativo uomo-robot?

L'assemblaggio collaborativo uomo-robot, noto anche come assemblaggio collaborativo, prevede che uomini e robot lavorino insieme in uno spazio di lavoro condiviso per completare le attività di assemblaggio. A differenza delle tradizionali configurazioni di robot industriali, in cui i robot operano in isolamento dietro barriere di sicurezza, i robot collaborativi (cobot) sono progettati per lavorare a fianco dell'uomo, spesso senza barriere fisiche. Questo approccio combina i punti di forza dell'uomo e del robot.

Gli esseri umani apportano adattabilità, capacità di risolvere i problemi e destrezza, mentre i robot offrono precisione, ripetibilità e capacità di gestire compiti pesanti o ripetitivi. Questa sinergia può portare a un aumento della produttività, a un miglioramento della qualità e a una maggiore ergonomia per i lavoratori umani. La distinzione fondamentale è lo spazio di lavoro condiviso e la stretta interazione tra l'uomo e il robot.

2. Perché la sicurezza è così fondamentale nella collaborazione uomo-robot?

La sicurezza è fondamentale in qualsiasi ambiente industriale, ma diventa ancora più critica nella collaborazione uomo-robot, perché l'uomo e il robot condividono lo stesso spazio di lavoro e potenzialmente interagiscono direttamente. I robot industriali, tradizionalmente, sono macchine potenti in grado di provocare gravi lesioni in caso di contatto. Anche con i robot collaborativi progettati per un'interazione più sicura, il potenziale di danno rimane se le misure di sicurezza non sono implementate correttamente.

Le conseguenze di una collisione tra un robot e un essere umano possono variare da lievi contusioni a gravi lesioni o addirittura a morti. Oltre ai rischi fisici diretti, ci sono anche fattori psicologici da considerare. I lavoratori devono sentirsi sicuri e fidarsi del sistema robotico per poter lavorare efficacemente al suo fianco. Pertanto, garantire la sicurezza dei robot non è solo un obbligo legale ed etico, ma è anche essenziale per il successo di qualsiasi applicazione collaborativa uomo-robot.

3. Quali sono i principali standard di sicurezza per i robot collaborativi?

Diversi standard di sicurezza internazionali regolano la progettazione e l'implementazione di sistemi robotici collaborativi. Una delle più importanti è la ISO/TS 15066, che fornisce linee guida specifiche per la sicurezza dei robot collaborativi. Questa specifica tecnica si basa sui requisiti generali di sicurezza delineati nelle norme ISO 10218-1 e ISO 10218-2, che riguardano la sicurezza dei robot industriali.

La norma ISO/TS 15066 fornisce informazioni dettagliate sulla valutazione dei rischi, sulle caratteristiche di sicurezza e sui metodi di convalida delle applicazioni collaborative. Definisce quattro modalità di funzionamento collaborativo: Arresto monitorato di sicurezza, guida manuale, monitoraggio della velocità e della separazione e limitazione della potenza e della forza. L'adesione a questi standard di sicurezza è fondamentale per garantire che i sistemi robotici collaborativi soddisfino i requisiti di sicurezza necessari. Questi standard spesso richiedono che le informazioni dettagliate sulle procedure di sicurezza siano accessibili ai lavoratori. La pagina con le informazioni potrebbe essere temporaneamente disattivata o potrebbe essere stata spostata in modo permanente a un nuovo indirizzo web.

4. Quali sono le principali caratteristiche e tecnologie di sicurezza utilizzate nei robot collaborativi?

I robot collaborativi incorporano diverse caratteristiche e tecnologie di sicurezza per ridurre al minimo il rischio di danni ai lavoratori umani. Queste includono:

• Limitazione della potenza e della forza (PFL): Si tratta di una caratteristica di sicurezza fondamentale dei cobot. I robot PFL sono progettati per limitare la forza e la potenza che esercitano, garantendo che qualsiasi impatto con un essere umano rimanga al di sotto delle soglie di sicurezza. Questo risultato è spesso ottenuto grazie all'uso di sensori di forza-coppia sensibili e di articolazioni conformi.
• Fermata monitorata di sicurezza: Questa funzione garantisce che il robot si arresti e rimanga fermo se un uomo entra in una zona di sicurezza definita. Il robot riprenderà a funzionare solo quando l'uomo avrà lasciato la zona e verrà dato un comando di riavvio intenzionale.
• Guida manuale: In questo modo l'operatore può muovere manualmente il robot afferrandolo direttamente. I sensori del robot rilevano la forza applicata e muovono il braccio di conseguenza. Questo sistema è spesso utilizzato per insegnare al robot nuovi compiti o per effettuare regolazioni di precisione durante l'assemblaggio.
• Monitoraggio della velocità e della separazione: Questa strategia utilizza sensori (ad esempio, scanner laser, sistemi di visione) per monitorare la distanza tra il robot e l'uomo. La velocità del robot viene regolata automaticamente in base a questa distanza, rallentando o fermandosi quando l'uomo si avvicina.

5. Come viene condotta la valutazione del rischio nelle applicazioni collaborative?

La valutazione dei rischi è una fase cruciale nell'implementazione di qualsiasi applicazione robotica collaborativa. Comporta l'identificazione dei pericoli potenziali, la valutazione dei rischi associati e l'implementazione di misure per mitigare tali rischi. Il processo di valutazione dei rischi segue in genere un approccio strutturato, come quello delineato nella norma ISO 12100, lo standard generale per la sicurezza dei macchinari.

La valutazione dei rischi deve prendere in considerazione tutti gli aspetti dell'applicazione collaborativa, compresi il robot stesso, il dispositivo finale (utensile), il pezzo da lavorare, lo spazio di lavoro e i compiti umani. Dovrebbe anche tenere conto di un potenziale uso improprio o di eventi imprevisti. L'obiettivo è ridurre i rischi a un livello accettabile, garantendo la sicurezza dei lavoratori umani. Il risultato della valutazione dei rischi informa la selezione di caratteristiche e strategie di sicurezza appropriate. Le informazioni contenute in questa pagina potrebbero essere temporaneamente disattivate o potrebbero essere state spostate in modo permanente a un nuovo indirizzo web.

6. Quali sono le diverse strategie di sicurezza per la collaborazione uomo-robot?

Esistono diverse strategie di sicurezza che possono essere impiegate nella collaborazione uomo-robot, a seconda dell'applicazione specifica e dei risultati della valutazione dei rischi. Queste strategie spesso prevedono una combinazione delle caratteristiche di sicurezza descritte in precedenza.

• Non è previsto alcun contatto fisico: In questo scenario, il robot e l'uomo lavorano nella stessa area generale, ma non sono destinati a entrare in contatto diretto. La sicurezza è tipicamente garantita dal monitoraggio della velocità e della separazione e da arresti monitorati in base alla sicurezza.
• Possibilità di contatto fisico occasionale: Questa strategia riconosce che occasionalmente può verificarsi un contatto tra il robot e l'uomo, ma il robot è progettato per limitare la forza e la potenza di tale contatto a livelli sicuri. La limitazione della forza e della potenza è una caratteristica fondamentale di questo scenario.
• Contatto fisico intenzionale: In alcune applicazioni, come la guida della mano, è necessario un contatto fisico intenzionale tra il robot e l'uomo. La sicurezza si basa sulle caratteristiche di sicurezza intrinseche del robot, come i sensori di forza-coppia e le articolazioni conformi. La cooperazione uomo-robot ha una grande influenza sulla sicurezza e sull'ergonomia della robotica collaborativa industriale.

7. In che modo il controllore del robot contribuisce alla sicurezza?

Il controllore del robot è un componente critico del sistema di sicurezza. È responsabile del monitoraggio dei sensori del robot, dell'elaborazione dei segnali di sicurezza e del controllo del movimento del robot. Il controllore deve essere progettato e certificato per soddisfare gli standard di sicurezza pertinenti.

Il controllore implementa la strategia di sicurezza scelta, come il monitoraggio della velocità e della separazione o la limitazione della potenza e della forza. Monitora continuamente la posizione, la velocità e la forza del robot e avvia un arresto di sicurezza se vengono superati i limiti predefiniti. Il controllore gestisce anche gli ingressi e le uscite relativi alla sicurezza, come i pulsanti di arresto di emergenza e le barriere luminose di sicurezza. Il controllore viene utilizzato per garantire la sicurezza.

8. Che ruolo hanno i sensori nella sicurezza dei robot collaborativi?

I sensori sono gli "occhi e le orecchie" del sistema di sicurezza e forniscono informazioni cruciali sull'ambiente del robot e sulla presenza di persone. Vengono utilizzati diversi tipi di sensori, a seconda della strategia di sicurezza specifica.

• Sensori di forza-coppia: Questi sensori sono tipicamente integrati nelle articolazioni o nell'end-effector del robot e misurano le forze e le coppie applicate. Sono essenziali per la limitazione della potenza e della forza e per la guida della mano.
• Scanner laser: Questi sensori creano una zona di sicurezza bidimensionale intorno al robot. Se un essere umano o un oggetto entra in questa zona, lo scanner lo rileva e invia un segnale al controllore del robot.
• Sistemi di visione: Le telecamere e il software di elaborazione delle immagini possono essere utilizzati per rilevare la presenza e la posizione delle persone nell'area di lavoro. Queste informazioni possono essere utilizzate per il monitoraggio della velocità e della separazione o per attivare altre funzioni di sicurezza.
• Pelle di robot: Sensore utilizzato per rilevare il tocco.

Questi sensori forniscono dati in tempo reale al controllore del robot, consentendogli di reagire rapidamente a potenziali pericoli e di garantire la sicurezza dei lavoratori umani.

9. Quali sono le procedure di sicurezza specifiche per l'assemblaggio collaborativo?

Oltre alle caratteristiche tecniche di sicurezza, le procedure di sicurezza specifiche sono essenziali per un funzionamento sicuro dell'assemblaggio collaborativo. Queste procedure devono essere chiaramente definite e comunicate a tutto il personale che lavora nell'area di lavoro collaborativa.

• Formazione: I lavoratori devono essere addestrati in modo approfondito sul funzionamento del robot, sulle caratteristiche di sicurezza e sulle procedure di emergenza.
• Design dello spazio di lavoro: L'area di lavoro deve essere progettata in modo da ridurre al minimo il rischio di collisioni e fornire indicazioni visive chiare sull'area operativa del robot.
• Ispezioni regolari: Il sistema robotico, compresi i sensori e i dispositivi di sicurezza, deve essere ispezionato e sottoposto a manutenzione periodica per garantirne il corretto funzionamento.
• Procedure di emergenza: Devono essere predisposte procedure chiare per rispondere alle emergenze, come un malfunzionamento del robot o una collisione.

Queste procedure, combinate con le caratteristiche tecniche di sicurezza, creano un sistema di sicurezza completo che protegge i lavoratori negli ambienti di collaborazione uomo-robot. Le procedure di sicurezza devono essere accessibili a tutti i membri del team. Il sito web potrebbe essere temporaneamente inattivo o potrebbe essere stato trasferito in modo permanente a un nuovo indirizzo web.

10. Qual è il futuro della sicurezza nei sistemi collaborativi uomo-robot?

Il campo della collaborazione uomo-robot è in costante evoluzione e la tecnologia della sicurezza è in continuo progresso. Possiamo aspettarci di vedere diverse tendenze in futuro:

• Sensori più sofisticati: I progressi nella tecnologia dei sensori, come i sistemi di visione 3D e i sensori tattili, forniranno informazioni ancora più dettagliate sull'ambiente del robot, migliorando la sicurezza.
• Intelligenza artificiale (AI): L'intelligenza artificiale può essere utilizzata per migliorare la capacità del robot di prevedere e reagire ai movimenti umani, rendendo le interazioni più sicure e intuitive. Gli algoritmi di apprendimento automatico possono essere addestrati per riconoscere situazioni potenzialmente pericolose e attivare risposte di sicurezza adeguate.
• Sistemi di sicurezza adattativi: I futuri sistemi di sicurezza potrebbero essere in grado di adattarsi alle mutevoli condizioni dell'area di lavoro, regolando le zone di sicurezza e il comportamento del robot in tempo reale in base al compito specifico e alle azioni dell'uomo.
• Miglioramento dell'interazione uomo-robot: I progressi nelle interfacce utente e nei metodi di comunicazione renderanno più facile per gli esseri umani capire e interagire con i robot, riducendo il rischio di incomprensioni ed errori.

Questi progressi miglioreranno ulteriormente la sicurezza e l'efficienza dei sistemi collaborativi uomo-robot, aprendo la strada a un'adozione ancora più ampia di questa tecnologia in vari settori.

Punti di forza

• L'assemblaggio collaborativo uomo-robot prevede che uomini e robot lavorino insieme in uno spazio di lavoro condiviso.
• La sicurezza è fondamentale a causa del potenziale di collisioni e lesioni nella stretta interazione uomo-robot.
• Le principali norme di sicurezza, come la ISO/TS 15066, forniscono linee guida per la sicurezza dei robot collaborativi.
• I robot collaborativi utilizzano funzioni di sicurezza come la limitazione della potenza e della forza, gli arresti monitorati di sicurezza e il monitoraggio della velocità e della separazione.
• La valutazione dei rischi è fondamentale per identificare e ridurre i potenziali pericoli.
• In base al livello di interazione tra uomo e robot, vengono impiegate diverse strategie di sicurezza.
• Il controllore del robot svolge un ruolo fondamentale nell'implementazione delle funzioni di sicurezza e nel monitoraggio dei sensori.
• I sensori, come i sensori di forza-coppia, gli scanner laser e i sistemi di visione, forniscono informazioni cruciali per la sicurezza.
• Le procedure di sicurezza specifiche, compresa la formazione e la progettazione dello spazio di lavoro, sono essenziali per un funzionamento sicuro.
• Il futuro della sicurezza nella collaborazione uomo-robot prevede sensori più sofisticati, intelligenza artificiale, sistemi adattivi e una migliore interazione uomo-robot.
• Il sito web con le informazioni sulla sicurezza potrebbe essere temporaneamente inattivo o potrebbe essere stato trasferito in modo permanente a un nuovo indirizzo web. Dobbiamo essere pronti ad affrontare queste situazioni.