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Human Robot Collaboration (HRC): una nueva relación ha empezado

  • 23/10/2015, Granollers (Barcelona)

  • El fin de la separación entre humano y robot en un entorno industrial está muy cerca gracias al nuevo standard ISO/TS 15066 y a los robots colaborativos ya disponibles en el mercado.

 

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Una nueva relación entre humano y robot ha empezado, cambiando totalmente el concepto de la industria que teníamos hasta ahora.

Hasta el momento las operaciones de producción automatizadas con robots trabajaban de manera autónoma y separada de los humanos, sin ningún tipo de colaboración, protegidos por resguardos y deteniéndose totalmente en el momento que uno de estos resguardos se abría. Esta forma de automatizar ciertas tareas está viviendo una revolución con los nuevos robots colaborativos. En este proceso los principales fabricantes de robots quieren tomar parte y los usuarios pueden beneficiarse automatizando tareas que antes eran impensables, mejorando así el flujo de producción y liberando a los operarios de tareas repetitivas y ergonómicamente incorrectas.

En la actualidad ya se pueden encontrar en el mercado diversos modelos de pequeños robots certificados, con bajo "payload" y rango de movimiento. Estos robots están limitados en fuerza y potencia para trabajar conjuntamente con operarios humanos. Así se asegura que a pesar de que se produzca el contacto, no implicará daño al operario al no superar los valores límites de fuerza y presión permitidos por la norma. Estos robots certificados para operaciones colaborativas utilizan distintas tecnologías y medidas de seguridad activas y pasivas. Como medidas activas pueden detectar la fuerza aplicada con sensores de fuerza y par en cada articulación. También pueden limitar la velocidad, aceleración y fuerza del robot, y utilizar dispositivos como sensores capacitivos o de proximidad, cámaras de visión o ultrasonidos para anticipar y evitar el contacto. Entre las medidas pasivas se puede destacar el diseño del robot sin puntos de cizallamiento o corte, bordes y esquinas redondeadas, superficies lisas, componentes deformables o elásticos que absorban la energía, etc. Estas medidas combinadas con avanzadas funciones de seguridad de control de velocidad y parada, y la limitación segura por software del rango de movimiento y área de trabajo, hacen que el robot cumpla con los requisitos necesarios para la certificación y se pueda utilizar en operaciones de colaboración en un entorno industrial.

No obstante la nueva nota técnica ISO/TS 15066 no limita las aplicaciones colaborativas a pequeños robots de bajo "payload". Este tipo de aplicaciones se puede realizar también con robots industriales que carecen de limitación de fuerza y par. En este caso se aseguraría la distancia de separación mínima entre robot y operario utilizando dispositivos externos como por ejemplo el sistema de visión 3D seguro de Pilz SafetyEye.

Diferentes métodos colaborativos

El principal standard de robots, la norma EN ISO 10218-1:2011 y EN ISO 10218-2:2012, contempla 4 métodos colaborativos distintos. En la norma no se exponen los requisitos técnicos de cada método. Es en la nota técnica ISO/TS 15066 donde se expondrán detalladamente los requisitos de estos métodos de colaboración. Esta nota técnica está bajo elaboración, será publicada a finales de este año 2015 y posteriormente integrada en la principal norma de robots. No obstante el borrador de la norma ya se está aplicando en este tipo de escenarios colaborativos.

En la anterior EN ISO 10218-1:2006 se daba un valor de fuerza estática máxima que podía aplicar el TCP del robot de 150N. Este valor se eliminó en la versión actual de la norma EN ISO 10218:2012 y es en la ISO/TS 15066 donde se da ahora el valor máximo para contacto Transitorio y Quasi-Stático, en función de la parte del cuerpo humano que pueda ser impactada por el robot. Los cuatro métodos colaborativos que se contemplan son los siguientes:

 SMS "Safety Rated Monitored Stop"Es el método utilizado hasta la fecha. El robot debe detenerse antes de que el operario entre en la zona colaborativa.
 SSM "Speed and Separation Monitoring"No permite el contacto entre Humano y Robot. Se basa en mantener siempre la mínima distancia de separación en función de la posición y velocidad del robot.
 PFL "Power and Force Limiting"Permite el contacto entre Humano y Robot. Se basa en asegurar que si el contacto existe no superará los valores límites aplicables a cada parte del cuerpo humano.
 HG "Hand Guiding"Se basa en el control directo del movimiento del robot por el operario. Asegurando que solo los comandos de movimiento de un dispositivo accionado manualmente por el operario permitirán el movimiento del robot.

Combinando estos métodos colaborativos con todos sus requisitos se pueden implementar escenarios de colaboración seguros entre humanos y robots. Es un error común hablar de robots seguros. No es seguro el robot, sino la aplicación que se le da en el escenario en cuestión. Ya se trate de un robot limitado en fuerza o de un robot industrial, se requiere un análisis de riesgos y concepto de seguridad del escenario, así como una validación de todos los requisitos que entraña cada método colaborativo de la ISO/TS 15066 y de las normas de robots EN ISO 10218-1 y EN ISO 10218-2.

Sin duda Pilz España y Portugal es la mejor elección para productos y servicios relacionados con HRC. Como empresa líder en el sector de seguridad industrial, nuestra presencia en el comité técnico ISO/TC184/SC2 y la constatada experiencia en este tipo de aplicaciones (gracias a proyectos de I+D de la UE como ROBO-PARTNER, X-ACT y 4by3) hacen de Pilz España y Portugal un proveedor experimentado, fiable y de calidad para implementar escenarios colaborativos entre operarios humanos y robots de una forma totalmente segura. 

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