Garantir la seguretat en l'ús de robots industrials

El robot industrial està subjecte a un perill augmentat. El primer cas de mort humana per accions d'un robot es va registrar en una fàbrica japonesa. El tècnic de servei, que es trobava a l'àrea de treball, va solucionar problemes de l'encaminador amb el robot apagat i va connectar el robot a la màquina. El manipulador, movent-se a una velocitat d'aproximadament 1 m/seg, va pressionar el regulador i el va aixafar.

De mitjana, hi ha un accident per cada 100 robots industrials a l'any. Durant 14 dies de funcionament d'un complex tecnològic robòtic es produeixen aproximadament 3 situacions traumàtiques.

Les principals causes de lesions durant el treball dels robots són:

• accions inesperades del robot en el procés de formació i treball;
• errors en la reparació i configuració del robot;
• la presència de l'operador a la zona de treball durant el funcionament automàtic del robot;
• col·locar el panell de control a la zona de treball del robot;
• mal funcionament o apagada dels dispositius de protecció.

La majoria de lesions són causades per mal funcionament del dispositiu de control i errors de programació.

En el conte "The Tramp" (1942), l'escriptor nord-americà de ciència-ficció Isaac Asimov va formular tres lleis per a la seguretat de la robòtica:

• el robot no ha de fer mal a una persona amb les seves accions o inaccions;
• el robot ha d'obeir les ordres que li doni la persona, excepte quan aquestes ordres contradiguin la primera llei;
• el robot ha de tenir cura de la seva seguretat si no contradiu la primera i la segona llei.

Hi ha tres possibilitats de contacte directe entre l'operador i el robot que es poden produir durant la programació (ensenyament) i el funcionament del robot: treball directe amb el robot, així com durant la seva reparació i manteniment.

El principal mitjà per garantir la seguretat és evitar l'aparició simultània d'una persona i parts mòbils del robot en un punt de la zona de treball del robot. Els dispositius de protecció han d'aturar el moviment dels elements robòtics en aquelles zones de la zona de treball on es trobi la persona. Si s'apaga sobtadament l'energia, el moviment dels enllaços del robot hauria d'aturar-se.

La zona de treball és l'espai on es pot situar el cos de treball del manipulador o robot. Depèn de les dimensions dels enllaços, dels seus moviments i de l'esquema cinemàtic del manipulador. L'àrea de treball s'estableix a la descripció del manipulador.

Sovint es defineixen tres nivells de zones de protecció:

• detecció de la presència d'un empleat a la vora de l'àrea de treball de l'estació robòtica;
• detectar la presència d'una persona a l'àrea de cobertura de l'estació fora i dins del rang de moviment del robot;
• contacte directe amb el robot o a prop de la seva mà.

En el camí del robot suspès, s'han d'instal·lar xarxes per protegir les persones i els equips de la caiguda sobtada dels objectes transportats. Els dispositius de control de l'execució del programa controlen l'aparició d'enllaços de robots en punts específics de l'àrea de treball. Poden ser canvis de camí que s'activen quan un enllaç passa per un punt.

Els dispositius per controlar la interacció del robot amb l'entorn apaguen els accionaments d'enllaç quan augmenta la resistència al moviment, per exemple, quan un dels enllaços toca un obstacle. Per mesurar la càrrega s'utilitzen sensors de parell o sensors tàctils.

La tanca de la zona de treball es realitza amb l'ajuda de tanques de malla i barreres de llum. Les tanques de malla s'utilitzen més sovint per evitar que la gent entri a l'àrea de treball.

Tanmateix, no sempre és possible tancar completament la zona amb el robot. Si, per exemple, s'utilitzen transportadors receptors, és a dir, superfícies no tancades, per les quals puguin entrar persones no autoritzades a la zona de treball. Aquestes zones estan protegides per barreres òptiques (lluminoses).

La barrera de llum és un suport per a emissors de llum i un suport per a fotodetectors.Si cada fotoreceptor rep llum de l'emissor de llum corresponent, aleshores el complex robòtic funciona. La presència d'un objecte entre la montura emissor de llum i la muntura del fotodetector farà que el feix de llum es creui, provocant que l'equip s'apaga.

S'utilitzen diverses barreres de llum per tancar el complex robòtic per tots els costats.

Tancament de la zona de treball amb barreres de llum: 1 — equip tecnològic, 2 — robot, 3 — emissor de llum, 4 — detector fotogràfic

Les zones d'entrada a la zona de treball estan assegurades amb panys elèctrics juntament amb un sistema de bloqueig i desbloqueig automàtic. D'aquesta manera, l'obturador només s'obre quan el robot està desactivat.Els botons de seguretat addicionals a la zona de treball poden protegir una persona de l'activació incontrolada del robot per part de persones no autoritzades.

El sistema de seguretat normalment es complementa amb l'ús de llums d'advertència i sirenes, i el mateix robot i les seves parts mòbils tenen colors brillants.

La protecció addicional és l'ús de dispositius que detecten la presència d'una persona a l'àrea de treball del robot.

Actualment s'utilitzen diversos sistemes de detecció de presència humana. Per exemple, pot ser: detecció de radiació de microones (utilitzant l'efecte Doppler), detecció de radiació infraroja passiva i activa, sistemes de visió, canvis de capacitat, pressió, ús d'ultrasons, etc.

Per garantir la seguretat en l'ús de robots industrials, els llocs de treball utilitzen una jerarquia de treball i, per tant, diferents responsabilitats. Totes les activitats requereixen una formació adequada. Es deleguen tres tipus d'empleats per treballar amb el robot: operaris, programadors i enginyers de manteniment, cadascun amb tasques i poders diferents.

L'operador pot encendre i apagar el controlador del robot i iniciar el robot des del tauler de l'operador. Està estrictament prohibit entrar a l'àrea de treball del robot. Aquesta activitat està destinada a programadors i enginyers de serveis amb la formació adequada.A més, el programador i l'enginyer són els responsables de la gestió i programació del robot, la posada en marxa i el manteniment.