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Revista Seguritecnia Edición impresa
OPINIÓN

José Luis Arribas Blanco, Auditor jefe de PRL.

Robots colaborativos y seguridad

Los robots colaborativos pueden interactuar de forma simultánea con un humano dentro del "espacio de trabajo colaborativo" y del "espacio de seguridad".

¿Ventajas de esta interacción más intensa? Al margen de la operatividad del proceso diseñado, vamos a resaltar estas que redundan en un aumento de la productividad

Reducción de la necesidad de espacio en los sistemas de trabajo colaborativos, al poder compartir el operario y el robot al menos una zona (espacio colaborativo). 

Se reduce la necesidad de cortar la alimentación de energía a los robots a situaciones muy puntuales, sin reducir la seguridad. Con esto aumenta la vida de componentes que dependen del número de ciclos de uso, como contactores, reduciendo costes de mantenimiento y reparaciones.  

Se reducen las paradas, lo que reduce pérdidas de tiempo e interrupciones del ritmo de trabajo.

La presencia de robots colaborativos es una evolución natural del desarrollo de la robótica, que viene a rellenar un nicho de mercado.

Garantizar la seguridad

¿Qué nos preocupa entonces de un modo diferente en el trabajo con robots colaborativos? Precisamente los aspectos de seguridad relacionados con la convivencia, en el mismo espacio de trabajo, de robots y personas y la posibilidad o incluso necesidad de contacto entre ellos, lo que nos obliga a considerar dos factores: el diseño del modo de trabajo y el diseño del espacio de trabajo cooperativo. 

Jornada_Robots_Colaborativos
En la imagen, jornada sobre robots colaborativos organizada por ITCL.

Así, la labor del integrador es fundamental y requiere una participación más intensa del usuario final, definiendo el proceso, tareas, nivel de colaboración, zonas de trabajo colaborativas y zonas operacionales (donde el robot no trabaja en modo colaborativo), etc. Como siempre, la evaluación de riesgos es fundamental.

Una vez realizado este trabajo y en función del alcance del mismo, es habitual que el integrador deba realizar una nueva evaluación de la conformidad y certificación del conjunto integrado.

La normativa de seguridad de equipos de trabajo y la de certificación de máquinas sigue siendo aplicable.

Sistemas colaborativos

El diseño es un aspecto que cobra gran relevancia es la fiabilidad de los sistemas de seguridad asociados al mando, ya que se trata de conseguir que una máquina interaccione de modo seguro con un operario y de que este comportamiento esté garantizado con un nivel de fiabilidad muy alto, lo que nos lleva a requerir para las funciones de seguridad un Performance Level (PL) o un Security Integrated Level (SIL) muy elevados.

En segundo lugar debe quedar claro cuál va a ser el espacio de trabajo colaborativo, y cuáles van a ser (si hay) las transiciones del robot de un modo de trabajo colaborativo a otro no colaborativo.

Es posible que el robot trabaje de modo colaborativo en un entorno (espacial o temporal) y de modo no colaborativo en otro entorno de trabajo, con lo que es preciso definir los niveles de seguridad y las transiciones. 

Por último, para cumplir con las necesidades productivas y de seguridad, se elige uno o varios de los modos de trabajo colaborativos que se van a emplear, entre los que están (podrían definirse otros):

1. Parada supervisada de seguridad.

En esencia, se limitan los movimientos del robot, impidiéndole entrar en el espacio de trabajo colaborativo cuando el trabajador está presente, o si ya está ahí, deteniendo su movimiento antes de que el operario que entre en el mismo pueda interactuar con él. 

Para ello, el sistema de seguridad debe disponer de dispositivos de detección de la presencia del operario, considerando siempre que su localización debe ser coherente con la necesidad de disponer de un tiempo de parada en función de la velocidad de aproximación.

Cuando no hay ningún trabajador en el espacio de trabajo colaborativo, el robot puede funcionar de forma no colaborativa (ver cuadro 1). 

Cuadro_Robots
Cuadro 1. Relación entre la situación relativa del operario y el robot y el movimiento de este.

El movimiento del sistema del robot puede reanudarse sin ninguna intervención adicional cuando el trabajador haya salido del espacio de trabajo colaborativo (esto supone un cambio respecto al sistema tradicional).

2. Guiado manual.

El operario utiliza un dispositivo manual para transmitir las órdenes de movimiento al robot, controlando de este modo el proceso de trabajo.

La utilización de este modo de mando se hace habitualmente junto con la parada supervisada de seguridad, desde que el operario entra en la zona de trabajo colaborativo hasta que toma el control con el mando manual, y desde que lo deja hasta que sale de la zona. Esto es para evitar riesgos en el cambio de modo de mando, ya que como se dijo antes, no se desenergiza el robot.

También se suele usar en coordinación con el control monitorizado de la velocidad y eventualmente definiendo zonas en las que el movimiento del robot no está permitido.

3. Control monitorizado de la velocidad y la distancia de seguridad.

En este modo de trabajo, el operario y el robot comparten el mismo espacio de trabajo colaborativo, basando la seguridad del trabajador en el mantenimiento de la distancia de seguridad determinada en la evaluación de riesgos.

Si el trabajador se acerca al robot más de lo debido, este se para y cuando se vuelve a alejar, el robot reinicia su movimiento.

Otro factor importante es la velocidad de movimiento, de modo que cuando la velocidad es más pequeña, la distancia de seguridad se puede reducir automáticamente, siempre también de acuerdo a la evaluación de riesgos.

Se pueden mantener valores constantes de separación de seguridad o variables de modo continuo en función de la velocidad. La especificación técnica ISO/TS 15066:2016 facilita criterios técnicos para calcular estas velocidades y distancias.

4. Limitación de la fuerza y la energía.

Aunque como se ha visto no es el único, este es el modo de trabajo que viene a la mente cuando se habla de robots colaborativos. Esto es así porque en este modo de trabajo no se pretende evitar el contacto entre el trabajador y el robot, basando el control del riesgo en la reducción de la fuerza y energía en juego por debajo de unos valores límite, de modo que no sean peligrosas para el trabajador.

Este contacto entre el robot y el trabajador puede ser necesario o simplemente posible, sin que se considere peligroso. 

Estos valores límite se establecen en base a las fuerzas y presiones que puede soportar el cuerpo humano sin sufrir daños relevantes, para lo que una vez más la especificación técnica ISO/TS 15066:2016 facilita en su anexo A criterios técnicos basados en estudios empíricos.

Para controlar estas fuerzas y presiones se recurre a aumentar las superficies de contacto (redondeadas y sin aristas vivas…), reducir las fuerzas de impacto (acolchados, partes deformables…) y limitar las masas en movimiento y la velocidad (en este caso para reducir la inercia).

Por lo anterior, estos robots tienen limitaciones de trabajo (cargas manipulables, velocidades, etc.) y en ocasiones parecen juguetes infantiles, no sólo por el  tamaño, sino por las formas suaves y redondeadas, movimientos lentos, etc. 

Resumen

La robótica colaborativa es una evolución natural del trabajo con robots y proporciona nuevas posibilidades de organizar el trabajo, al margen de otros beneficios y ahorros de costes.

Respecto a la seguridad, las normas UNE-EN-ISO 10218-1 y -2 son plenamente aplicables, y disponemos de la especificación técnica ISO/TS 15066:2016, que proporciona criterios técnicos para resolver la mayoría de las cuestiones de seguridad de diseño que se pueden plantear.

No hay excusa para no plantearse la utilización de robots colaborativos como una opción válida de diseño de procesos. Ánimo.   

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