No hablamos solo de “robots seguros”, sino de “aplicaciones seguras”
Los robots colaborativos (cobots) están diseñados para trabajar mano a mano con las personas. Por este motivo, los requisitos de seguridad que afectan a los robots colaborativos pueden ser menos restrictivos que las normas de seguridad para robots industriales u otras máquinas.
De hecho, un cobot según la Directiva de Máquinas 2006/42/CE, es considerado una “cuasi máquina”. Al no ser considerados como máquina, los robots colaborativos no pueden disponer de “declaración de conformidad” ni de “marcado CE”, sino que van acompañados de una declaración de incorporación y de instrucciones para su montaje.
No obstante, dado que los robots colaborativos necesitan de otros componentes y accesorios para realizar sus tareas (manipuladores, sensores, elementos auxiliares móviles, etc.), una aplicación colaborativa, sí deberá ser considerada como máquina y por tanto disponer de un marcado CE y cumplir con la normativa aplicable (link abajo).
Por ello, no hablamos solo de “robots seguros”, sino de “aplicaciones seguras”, y cada aplicación requiere el cumplimiento de unas medidas de seguridad específicas, teniendo en cuenta el tipo de interacción (cooperación, coexistencia, colaboración o no interacción) y el modo de funcionamiento (parada segura monitorizada, guiado manual, control de velocidad y separación o limitación de fuerza y energía).
NORMATIVA APLICABLE Y CAMBIOS EN LA REGULACIÓN
En apoyo a la Directiva de Máquinas 2006/42/CE, del Parlamento Europeo y del Consejo, relativa a las máquinas, existen dos normas armonizadas cuya regulación afecta a la integración de la robótica colaborativa en la industria:
- La norma UNE-EN ISO 10218-1:2011 (“Robots y dispositivos robóticos. Requisitos de seguridad para robots industriales. Parte 1: Robots.”), que contempla el robot como una “cuasi máquina” y especifica los requisitos de seguridad para robots industriales.
- La norma UNE-EN ISO 10218-2:2011 (“Robots y dispositivos robóticos. Requisitos de seguridad para robots industriales. Parte 2: Sistemas robot e integración”), que contempla los sistemas de robots como máquinas completas y especifica los requisitos para dichos sistemas de robots y las integraciones (combinación de un robot con otros equipamientos o máquinas).
Estas normas afectan tanto a la robótica industrial tradicional, como a las nuevas soluciones de robótica colaborativa. Pero, teniendo en cuenta que en la robótica colaborativa la distancia entre persona-robot es cada vez más reducida, el ejecutivo europeo desarrolló una especificación técnica que complementa a la norma UNE-EN ISO 10218-2 y está dedicada, en particular, a las aplicaciones de robots colaborativos: ISO/TS 15066:2016 (“Robots y dispositivos robóticos – Robots colaborativos”). En esta especificación técnica se definen más concretamente los modos de funcionamiento de la robótica colaborativa y sus correspondientes medidas de seguridad en instalaciones robotizadas.
No obstante, debido a que la tecnología avanza más rápidamente que la legislación, la robótica colaborativa sigue siendo un campo de desarrollo y la nueva especificación técnica probablemente evolucionará a nuevas actualizaciones hacía normas internacionales. Actualmente, el Comité Europeo de Normalización (CEN) y la Organización Internacional de Normalización (ISO) están trabajando conjuntamente en una nueva propuesta de norma ISO 21260 relativa a la “Seguridad de las máquinas. Datos de seguridad mecánicos para contactos físicos entre maquinara en movimiento y personas”.
TIPOS DE INTERACCIÓN DE APLICACIONES COLABORATIVAS
Según el tiempo y el espacio de trabajo compartido, se considera:
- Coexistencia, cuando el operario y el cobot trabajan al mismo tiempo en espacios diferentes.
- Cooperación, cuando el operario y el cobot trabajan en el mismo espacio, pero en tiempos diferentes.
- Colaboración, cuando el operario y el cobot trabajan al mismo tiempo en el mismo espacio.
- Sin interacción, cuando el cobot trabaja de forma autónoma e independiente.
MODOS DE FUNCIONAMIENTO Y NORMAS DE SEGURIDAD
Según la norma UNE-EN ISO 10218-2:2011 se consideran cuatro modos diferentes de operación colaborativa: parada segura monitorizada, guiado manual, control de velocidad y separación, limitación de fuerza y energía.
Modo 1: Parada Segura Monitorizada
En este modo de funcionamiento, cuando una persona entra en la zona de trabajo colaborativo, el cobot se detiene y permanece inmóvil. Según el campo de detección (interno, del área de carga o de entrada y salida), el robot podrá reiniciar sus tareas de forma manual o automática, cuando la persona abandone la zona de trabajo.
Para aplicar una parada segura monitorizada, debe calcularse la correspondiente distancia de seguridad, teniendo en cuenta el tiempo de parada del robot, la velocidad de aproximación del operario y las necesidades de la aplicación.
Modo 2: Guiado Manual
En el modo de guiado manual, el cobot también se paraliza cuando alguien entra en la zona de trabajo colaborativo y puede reiniciarse automáticamente cuando la persona abandona esta zona. Lo que diferencia a este modo de operación es que, mientras está paralizado, el cobot puede moverse si es guiado por una persona (mediante contacto directo).
El guiado manual exige una velocidad reducida de trabajo y el uso de un mando de validación (sensitivo) que la persona deberá mantener pulsado en todo momento.
Modo 3: Control de velocidad y separación
Con este modo de operación, en cualquier momento una persona puede acercarse a un cobot de forma segura, ya que la distancia entre la persona y el cobot está controlada (si es necesario, el cobot puede modificar su trayectoria para evitar el contacto directo). Además, la velocidad se adapta a la distancia de separación, llegando a paralizarse si la persona se acerca demasiado.
Para aplicar este modo de funcionamiento, se requiere un sistema de detección y una función complementaria de parada de seguridad monitorizada (modo 1).
Modo 4: Limitación de fuerza y/o potencia
Según la especificación técnica ISO/TS 15066:2016, si ocurre un contacto intencionado o accidental entre robots y personas, dicho contacto no puede provocar lesiones ni dolor. Esta norma define más concretamente los modos de funcionamiento y complementa a la norma UNE-EN ISO 10218-2:2011.
En caso de contacto, los robots deben ejercer una fuerza y/o potencia limitada que garantice la seguridad de las personas. Estos límites o valores fueron establecidos en un estudio realizado por el Instituto para la Seguridad y la Salud en el Trabajo del Seguro Social Alemán de Accidentes (IFA), en cooperación con la Universidad de Maguncia. En el estudio se analizan diferentes partes del cuerpo y la cabeza, teniendo también en cuenta si el contacto es cuasi estático o transitorio.
Para aplicar este modo de operación con limitación de fuerza y/o potencia es necesario:
- Evaluar el alcance y la posición del cobot, sus accesorios y otras partes del sistema (por ejemplo, mesas de carga y descarga) para determinar las partes del cuerpo que podrían ser golpeadas.
- Estimar las fuerzas de contacto, presiones en contactos cuasi-estáticos y energías en impactos previsibles en la aplicación.
- Validar con mediciones que los límites de fuerza y/o potencia de la aplicación garantizan que no se produzca dolor o lesión.
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