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Conformité robotique dans les applications collaboratives

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La robotique est un domaine relativement jeune avec seulement environ 40 ans d’histoire de déploiement dans des environnements de travail, mais la technologie dans ce domaine progresse incroyablement rapidement. Ainsi, la conformité doit se tenir au courant de ces changements rapides. Le défi est de savoir comment transmettre la conformité de manière compréhensible aux utilisateurs finaux et aux intégrateurs. Parmi les questions de conformité les plus courantes: «Quand un système de robot est-il vraiment conforme?  » « À quelles exigences le robot et le système de robot doivent-ils se conformer? » « Pourquoi ne puis-je pas simplement faire A, B et C et être fait? »

Les premières choses à clarifier sont l’industrie et le but pour lequel un système de robot sera utilisé. Les exigences de conformité diffèrent d’une application à l’autre – par exemple, seuils CEM, température, intérieur / extérieur, performances ou précision, environnement de travail et s’il y a des employés qui peuvent entrer en contact avec l’application robot. Pour d’autres environnements de travail comme l’électronique, la production pharmaceutique ou la nourriture, il pourrait y avoir des exigences supplémentaires, telles que l’utilisation en salle blanche ou le lavage. Un robot est le bras, ou manipulateur, et son contrôleur, tandis que le système de robot est le robot et l’effecteur terminal pour l’application ou l’utilisation prévue.

Selon l’application et l’industrie, les attentes sont très différentes. Cela vaut également pour la conformité dans un contexte de sécurité, en particulier en ce qui concerne la collaboration homme-robot sans gardes (sans cage).

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Quels sont les problèmes?

Le plus grand sujet de préoccupation est le désir d’applications collaboratives. Mais il y a plus de facteurs que le simple robot. Les bras de robot peuvent souvent être montés de différentes manières (sur un mur, à l’envers ou sur le dessus d’une table ou intégrés à une plate-forme mobile), et les robots peuvent être équipés de divers effecteurs d’extrémité. Quel effecteur terminal doit être sélectionné? C’est également une question pour les applications non collaboratives. Quelles sont les gammes de pièces pour l’application?

L’intégrateur de robots est confronté à d’autres défis: l’application restera-t-elle conforme pour une utilisation collaborative après l’ajout d’un effecteur terminal et de pièces? Après tout, la pièce est parfois coupante ou dentelée, ce qui présente des risques élevés en cas de contact.

Quels sont les paramètres nécessaires (charge utile, portée, performances, etc.)? Ceux-ci doivent être clarifiés pour l’application robotique prévue. Du point de vue de la conformité, de nombreux facteurs supplémentaires différents existent lorsqu’une application collaborative est souhaitée. Universal Robots (UR) relève ce défi de deux manières:

Premièrement, l’entreprise garantit uniquement la conformité de sa machine partielle – le bras et le contrôleur du robot – pour permettre son utilisation dans des applications collaboratives. Deuxièmement, il souligne à ses distributeurs et aux clients finaux qu’une évaluation des risques est nécessaire pour rendre l’application robotique (système robotique et toutes pièces et équipements supplémentaires) conforme (par exemple, les normes de sécurité des applications et les normes de sécurité des robots, y compris les spécifications techniques). ISO / TS 15066).

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L’évaluation des risques

Premièrement, l’évaluation des risques est facile, et elle le devient chaque fois plus facilement. C’est toujours la première évaluation des risques qui représente un défi car elle est nouvelle. Une évaluation des risques consiste à identifier toutes les tâches (fonctionnement, programmation, configuration, maintenance) et tous les dangers associés aux tâches. Pour chaque paire tâche / danger, déterminez ce qui est le plus probable:

  • Gravité qui pourrait en résulter (non théorique, mais crédible)
  • Exposition (fréquence et / ou durée)
  • Évitabilité du danger

Ensuite, la question est de savoir s’il y a un désir que ce soit une application collaborative. Pour cette application, le robot sera-t-il un robot PFL (puissance et limitation de force)? Les robots PFL sont également appelés cobots. Si oui, il existe plusieurs façons de procéder:

  1. Le contact est autorisé par l’application du robot à une personne lorsque les pressions et forces de contact sont dans les limites de seuil autorisées (voir ISO / TS 15066, qui est également RIA TR R15.606)
  2. Si les limites sont dépassées lors de l’exécution à la vitesse de production requise (pour le temps de cycle requis), un dispositif de protection est utilisé (souvent un scanner de sécurité), permettant à l’application de fonctionner à sa vitesse maximale lorsqu’une obstruction est détectée. C’est ce qu’on appelle la surveillance de la vitesse et de la séparation (SSM). Lorsqu’une personne est détectée (généralement via un scanner de sécurité supplémentaire, une barrière immatérielle ou un tapis de sécurité), un arrêt ou le n ° 3 se produit.
  3. PFL et SSM sont parfois combinés afin que l’application s’exécute à pleine vitesse sans personne à proximité; lorsqu’un objet est détecté, UR offre la possibilité de déclencher des réglages réduits de ses fonctions de sécurité. Un exemple serait un robot chutant à 20% de sa vitesse, afin de ne pas dépasser les limites PFL lorsqu’une personne est détectée entrant dans son enveloppe de travail.

Qui est responsable de la conformité?

Les fabricants doivent être précis dans leur communication avec leurs clients et partenaires, et les clients doivent comprendre et rechercher cette précision, car elle permettra des comparaisons utiles. Les fabricants de robots ne peuvent garantir que la conformité de leur produit à leurs spécifications et approbations. Ceux-ci peuvent indiquer que le robot est précis au dixième de millimètre et / ou que le robot est conforme pour être utilisé conformément à la norme ISO / TS 15066, y compris l’annexe A, qui couvre une gamme de valeurs limites biomécaniques dans lesquelles un système de robot collaboratif peut être utilisé sans protections et dispositifs de protection.

Les fabricants doivent fournir des informations sur les fonctions de sécurité car elles sont essentielles à l’intégration et à l’application sûres des robots. Pourtant, il est courant de voir des revendications d’un «cobot sûr» sans rien pour le sauvegarder. La prémisse est que presque tous les cobots limitent (des dommages) en définissant les paramètres appropriés pour que les fonctions de sécurité du robot soient conformes à l’ISO / TS 15066. La conformité de la sécurité fonctionnelle nécessite que la sécurité soit conforme à l’ISO 13849 ou à la CEI 62061.

Le fabricant aérospatial de Seattle, Tool Gauge, a déployé un UR5 dans une application d'assemblage et de distribution de matières plastiques.Le fabricant aérospatial de Seattle, Tool Gauge, a déployé un UR5 dans une application d’assemblage et de distribution de matières plastiques.Robots universels

Chaque fonction de sécurité doit être répertoriée, décrite et fournie avec des données de sécurité fonctionnelles suffisantes pour l’intégration du robot. Il est souvent difficile de déterminer quelles fonctions de sécurité, le cas échéant, sont fournies avec un robot. Les robots sont parfois utilisés dans de nombreux secteurs différents dans lesquels les fabricants ne peuvent pas couvrir toutes les applications que leurs partenaires et clients finaux pourraient développer.

Les fabricants du monde entier font de leur mieux pour garantir la conformité de leurs produits à l’utilisation prévue et au plus grand nombre de cas d’utilisation qu’ils peuvent imaginer. Pour le robot (manipulateur et contrôleur), le fabricant du robot est responsable. Mais pour l’application robot, l’intégrateur est responsable de la conformité. Même l’utilisateur final a des responsabilités car il connaît son environnement, sa culture et les compétences de son personnel.

Cependant, tout comme la technologie robotique est en constante évolution, il en va de même pour l’ingéniosité des intégrateurs et des utilisateurs finaux. Par conséquent, comme les intégrateurs inventifs découvrent des moyens sans précédent d’utiliser et de développer des applications robotiques, ils doivent s’assurer que l’application complète est conforme aux exigences applicables. Pour les applications collaboratives, ces exigences dépendent de l’environnement de travail de l’application robot, des valeurs de force, de la forme et du poids de l’effecteur terminal et de la pièce, et de la vitesse maximale permise du robot pour rester dans les valeurs de pression et de force sélectionnées. Il incombe ensuite aux utilisateurs finaux de gérer les risques propres à l’installation et de maintenir la sécurité de l’application. Pour plus d’informations, voir l’ISO 10218-2 (partie 2 de l’ANSI RIA R15.06) et l’ISO / TS 15066, qui a été adopté au niveau national comme RIA TR R15.606.

Besoin d’un terrain d’entente

Il n’existe aucun moyen unifié de tester si une application respecte les valeurs de seuil de contact, et beaucoup ont mis au point leurs propres méthodes de test en conséquence. Il en résulte des pressions et des forces différentes mesurées. Ainsi, des différences peuvent survenir dans la détermination des limites appropriées pour configurer le robot afin que l’application soit conforme. C’est pourquoi un outil commun et largement accepté est nécessaire pour mesurer ou simuler les valeurs de contact quasi-statiques et transitoires pour une application donnée. Ce sont quelques-uns des prochains défis de la normalisation pour aider à la conformité ou à la technologie de robotique collaborative.

Roberta Nelson Shea est responsable mondiale de la conformité technique chez Robots universels responsable de la sécurité des produits et de la réduction des obstacles à l’acceptation et au déploiement mondiaux. Elle a passé plus de 40 ans en tant que professionnelle de l’automatisation de la fabrication, dont 23 en plus de présider l’American National Robot Safety Committee. Plus récemment, en tant que président du comité ISO / TC 299 WG3 (précédemment connu sous le nom ISO / TC 184 / SC2 / WG3), Nelson Shea a dirigé l’introduction de l’ISO / TS 15066, une extension des normes ISO 10218 établies. ISO / TS 15066 est le premier document définissant des exigences de sécurité normalisées avec une collaboration homme-robot.

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