Segurança do robô na montagem colaborativa homem-robô

A montagem colaborativa homem-robô está a revolucionar o fabrico, combinando a destreza e adaptabilidade humanas com a precisão e resistência dos robôs. No entanto, é fundamental garantir a segurança dos robôs nestes espaços de trabalho partilhados. Este artigo explora os aspectos críticos da segurança em ambientes de colaboração entre humanos e robôs, discutindo as tecnologias, normas e procedimentos que protegem os trabalhadores e maximizam a produtividade. Esta informação é vital para qualquer pessoa envolvida na implementação ou no trabalho com robôs colaborativos. O artigo centra-se em ambientes industriais.

1. O que é a Montagem Colaborativa Homem-Robot?

A montagem colaborativa homem-robô, também conhecida como montagem colaborativa, envolve humanos e robôs que trabalham juntos num espaço de trabalho partilhado para completar tarefas de montagem. Ao contrário das configurações tradicionais de robôs industriais, em que os robôs trabalham isolados por detrás de barreiras de segurança, os robôs colaborativos (cobots) são concebidos para trabalhar ao lado de seres humanos, muitas vezes sem barreiras físicas. Esta abordagem combina os pontos fortes dos humanos e dos robots.

Os seres humanos trazem adaptabilidade, capacidade de resolução de problemas e destreza para a tarefa, enquanto os robots oferecem precisão, repetibilidade e a capacidade de lidar com tarefas pesadas ou repetitivas. Esta sinergia pode levar ao aumento da produtividade, à melhoria da qualidade e à melhoria da ergonomia para os trabalhadores humanos. A principal distinção é o espaço de trabalho partilhado e a estreita interação entre o homem e o robô.

2. Porque é que a segurança é tão importante na colaboração entre humanos e robôs?

A segurança é fundamental em qualquer ambiente industrial, mas torna-se ainda mais crítica na colaboração entre humanos e robôs, uma vez que estes partilham o mesmo espaço de trabalho e podem interagir diretamente. Tradicionalmente, os robôs industriais são máquinas potentes capazes de causar ferimentos graves em caso de contacto. Mesmo com robôs colaborativos concebidos para uma interação mais segura, o potencial de danos mantém-se se as medidas de segurança não forem devidamente implementadas.

As consequências de uma colisão entre um robô e um ser humano podem ir de pequenas contusões a ferimentos graves ou mesmo à morte. Para além dos riscos físicos diretos, há também factores psicológicos a considerar. Os trabalhadores têm de se sentir seguros e confiar no sistema robotizado para poderem trabalhar eficazmente ao seu lado. Por conseguinte, garantir a segurança dos robots não é apenas uma obrigação legal e ética, mas também essencial para o sucesso de qualquer aplicação de colaboração entre humanos e robots.

3. Quais são as principais normas de segurança para os robôs colaborativos?

Várias normas de segurança internacionais regem a conceção e a implementação de sistemas de robôs colaborativos. Uma das mais importantes é a ISO/TS 15066, que fornece diretrizes específicas para a segurança dos robôs colaborativos. Esta especificação técnica baseia-se nos requisitos gerais de segurança descritos nas normas ISO 10218-1 e ISO 10218-2, que abrangem a segurança dos robots industriais.

A norma ISO/TS 15066 fornece informações pormenorizadas sobre a avaliação dos riscos, as caraterísticas de segurança e os métodos de validação das aplicações em colaboração. Define quatro modos de funcionamento em colaboração: Paragem monitorizada com classificação de segurança, orientação manual, monitorização da velocidade e da separação, e limitação da potência e da força. A adesão a estas normas de segurança é crucial para garantir que os sistemas de robots colaborativos cumprem os requisitos de segurança necessários. Estas normas exigem frequentemente que os trabalhadores tenham acesso a informações pormenorizadas sobre os procedimentos de segurança. A página com informações pode estar temporariamente em baixo ou pode ter sido transferida permanentemente para um novo endereço Web.

4. Quais são as principais caraterísticas e tecnologias de segurança utilizadas nos robôs colaborativos?

Os robôs colaborativos incorporam várias caraterísticas e tecnologias de segurança para minimizar o risco de danos para os trabalhadores humanos. Estas incluem:

• Limitação de potência e força (PFL): Esta é uma caraterística de segurança fundamental dos cobots. Os robôs PFL são concebidos para limitar a força e a potência que exercem, garantindo que qualquer impacto com um ser humano se mantém abaixo dos limites de segurança. Isto é muitas vezes conseguido através da utilização de sensores sensíveis de força e binário e de articulações compatíveis.
• Paragem vigiada com classificação de segurança: Esta caraterística assegura que o robô pára e permanece parado se um humano entrar numa zona de segurança definida. O robô só retomará o funcionamento quando o ser humano sair da zona e for dado um comando de reinício deliberado.
• Orientação manual: Isto permite que um operador mova manualmente o robô, agarrando-o diretamente. Os sensores do robô detectam a força aplicada e movem o braço do robô em conformidade. Este método é frequentemente utilizado para ensinar novas tarefas ao robô ou para efetuar ajustes finos durante a montagem.
• Monitorização da velocidade e da separação: Esta estratégia utiliza sensores (por exemplo, scanners laser, sistemas de visão) para monitorizar a distância entre o robô e o ser humano. A velocidade do robô é ajustada automaticamente com base nesta distância, abrandando ou parando à medida que o ser humano se aproxima.

5. Como é efectuada a avaliação de riscos nas aplicações de colaboração?

A avaliação de riscos é uma etapa crucial na implementação de qualquer aplicação de robôs colaborativos. Envolve a identificação de potenciais perigos, a avaliação dos riscos associados e a implementação de medidas para mitigar esses riscos. O processo de avaliação de risco normalmente segue uma abordagem estruturada, como a delineada na ISO 12100, a norma geral para segurança de máquinas.

A avaliação de risco deve considerar todos os aspectos da aplicação colaborativa, incluindo o próprio robô, o operador final (ferramenta), a peça de trabalho, o espaço de trabalho e as tarefas humanas. Deve também ter em conta a potencial má utilização ou acontecimentos inesperados. O objetivo é reduzir os riscos para um nível aceitável, garantindo a segurança dos trabalhadores humanos. O resultado da avaliação de riscos informa a seleção de caraterísticas e estratégias de segurança adequadas. A informação que a página pode estar temporariamente em baixo ou pode ter sido transferida permanentemente para um novo endereço web.

6. Quais são as diferentes estratégias de segurança para a colaboração entre humanos e robots?

Há várias estratégias de segurança diferentes que podem ser utilizadas na colaboração entre humanos e robôs, dependendo da aplicação específica e dos resultados da avaliação de riscos. Estas estratégias envolvem frequentemente uma combinação das caraterísticas de segurança descritas anteriormente.

• Não há intenção de contacto físico: Neste cenário, o robô e o ser humano trabalham na mesma área geral, mas não se pretende que entrem em contacto direto. A segurança é normalmente garantida através da monitorização da velocidade e da separação e de paragens monitorizadas com classificação de segurança.
• Possibilidade de contacto físico ocasional: Esta estratégia reconhece que pode ocorrer um contacto ocasional entre o robô e o ser humano, mas o robô foi concebido para limitar a força e a potência desse contacto a níveis seguros. A limitação da força e da potência é uma caraterística essencial deste cenário.
• Contacto físico deliberado intencional: Em algumas aplicações, como a orientação manual, é necessário um contacto físico deliberado entre o robô e o ser humano. A segurança assenta nas caraterísticas de segurança inerentes ao robô, como os sensores de força e binário e as articulações compatíveis. A cooperação entre o homem e o robô tem uma grande influência na segurança e na ergonomia da robótica industrial colaborativa.

7. Como é que o controlador do robô contribui para a segurança?

O controlador do robô é um componente crítico do sistema de segurança. É responsável pela monitorização dos sensores do robô, pelo processamento dos sinais relacionados com a segurança e pelo controlo do movimento do robô. O controlador deve ser projetado e certificado para cumprir as normas de segurança relevantes.

O controlador implementa a estratégia de segurança escolhida, como a monitorização da velocidade e da separação ou a limitação da potência e da força. Monitoriza continuamente a posição, a velocidade e a força do robô e inicia uma paragem de segurança se algum dos limites predefinidos for ultrapassado. O controlador também gere as entradas e saídas relacionadas com a segurança, como os botões de paragem de emergência e as cortinas de luz de segurança. O controlador é utilizado para garantir a segurança.

8. Qual o papel dos sensores na segurança dos robôs colaborativos?

Os sensores são os "olhos e ouvidos" do sistema de segurança, fornecendo informações cruciais sobre o ambiente do robô e a presença de humanos. São utilizados diferentes tipos de sensores, consoante a estratégia de segurança específica.

• Sensores de força e torque: Estes sensores estão normalmente integrados nas articulações do robô ou no seu efector final e medem as forças e os binários aplicados. São essenciais para a limitação da potência e da força e para a orientação manual.
• Scanners laser: Estes sensores criam uma zona de segurança bidimensional à volta do robô. Se uma pessoa ou um objeto entrar nesta zona, o scanner detecta-o e envia um sinal para o controlador do robô.
• Sistemas de visão: As câmaras e o software de processamento de imagem podem ser utilizados para detetar a presença e a posição de pessoas no espaço de trabalho. Esta informação pode ser utilizada para monitorizar a velocidade e a separação ou para acionar outras funções de segurança.
• Pele de robô: Sensor utilizado para detetar o toque.

Estes sensores fornecem dados em tempo real ao controlador do robô, permitindo-lhe reagir rapidamente a potenciais perigos e garantir a segurança dos trabalhadores humanos.

9. Quais são os procedimentos de segurança específicos para a montagem colaborativa?

Para além das caraterísticas técnicas de segurança, são essenciais procedimentos de segurança específicos para um funcionamento seguro da montagem em colaboração. Estes procedimentos devem ser claramente definidos e comunicados a todo o pessoal que trabalha no espaço de trabalho colaborativo.

• Formação: Os trabalhadores devem receber formação completa sobre o funcionamento do robô, as caraterísticas de segurança e os procedimentos de emergência.
• Conceção do espaço de trabalho: O espaço de trabalho deve ser concebido de modo a minimizar o risco de colisões e a fornecer pistas visuais claras sobre a área operacional do robô.
• Inspecções regulares: O sistema do robô, incluindo sensores e dispositivos de segurança, deve ser inspeccionado e mantido regularmente para garantir o seu correto funcionamento.
• Procedimentos de emergência: Devem existir procedimentos claros para responder a emergências, como um mau funcionamento do robot ou uma colisão.

Estes procedimentos, combinados com as caraterísticas técnicas de segurança, criam um sistema de segurança abrangente que protege os trabalhadores em ambientes de colaboração entre humanos e robots. Os procedimentos de segurança devem estar acessíveis a todos os membros da equipa. O sítio Web pode estar temporariamente em baixo ou pode ter sido transferido permanentemente para um novo endereço Web.

10. Qual é o futuro da segurança nos sistemas de colaboração entre humanos e robots?

O domínio da colaboração entre humanos e robôs está em constante evolução e a tecnologia de segurança está a avançar continuamente. Podemos esperar ver várias tendências no futuro:

• Sensores mais sofisticados: Os avanços na tecnologia de sensores, como os sistemas de visão 3D e os sensores tácteis, fornecerão informações ainda mais detalhadas sobre o ambiente do robô, aumentando a segurança.
• Inteligência Artificial (IA): A IA pode ser utilizada para melhorar a capacidade do robô para prever e reagir aos movimentos humanos, tornando as interações mais seguras e intuitivas. Os algoritmos de aprendizagem automática podem ser treinados para reconhecer situações potencialmente perigosas e desencadear respostas de segurança adequadas.
• Sistemas de segurança adaptativos: Os futuros sistemas de segurança poderão ser capazes de se adaptar às condições variáveis do espaço de trabalho, ajustando as zonas de segurança e o comportamento do robô em tempo real, com base na tarefa específica e nas acções humanas.
• Melhoria da interação homem-robô: Os avanços nas interfaces de utilizador e nos métodos de comunicação facilitarão a compreensão e a interação dos humanos com os robôs, reduzindo o risco de mal-entendidos e erros.

Estes avanços aumentarão ainda mais a segurança e a eficiência dos sistemas de colaboração entre humanos e robôs, abrindo caminho para uma adoção ainda mais ampla desta tecnologia em várias indústrias.

Principais conclusões

• A montagem colaborativa homem-robô envolve o trabalho conjunto de humanos e robôs num espaço de trabalho partilhado.
• A segurança é fundamental devido ao potencial de colisões e lesões em interações próximas entre humanos e robôs.
• As principais normas de segurança, como a ISO/TS 15066, fornecem diretrizes para a segurança dos robôs colaborativos.
• Os robôs colaborativos utilizam caraterísticas de segurança como a limitação da potência e da força, paragens monitorizadas com classificação de segurança e monitorização da velocidade e da separação.
• A avaliação dos riscos é fundamental para identificar e atenuar os perigos potenciais.
• São utilizadas diferentes estratégias de segurança com base no nível de interação entre os seres humanos e os robôs.
• O controlador do robô desempenha um papel vital na implementação das funções de segurança e na monitorização dos sensores.
• Os sensores, como os sensores de força e binário, os scanners a laser e os sistemas de visão, fornecem informações de segurança cruciais.
• Os procedimentos de segurança específicos, incluindo a formação e a conceção do espaço de trabalho, são essenciais para um funcionamento seguro.
• O futuro da segurança na colaboração homem-robô envolve sensores mais sofisticados, IA, sistemas adaptativos e uma melhor interação homem-robô.
• O sítio Web com informações de segurança pode estar temporariamente em baixo ou pode ter sido transferido permanentemente para um novo endereço Web. Temos de estar preparados para estas situações.