La seguridad humana es uno de los aspectos más críticos del diseño de una estación de trabajo robótica que involucra interacciones humano-robot (HRI). Los robots manipulan herramientas peligrosas y pueden moverse con extrema rapidez y fuerza que pueden causar peligros para los humanos en entornos abarrotados (habitados por humanos).
Los robots pueden generar grandes fuerzas y pares con movimientos inesperados o impredecibles para el operador. Esto supone un riesgo grave e inmediato para el operador. Durante varios años, la seguridad del operador humano estuvo garantizada por la separación física del robot en jaulas metálicas confinadas. Pero esto limitó drásticamente la productividad, así como la flexibilidad de las líneas de producción.
Con la reciente llegada de los co-robots industriales y la colaboración humano-robot (HRC), los fabricantes ahora pueden eliminar las jaulas para que los trabajadores humanos y los robots puedan colaborar para crear una fábrica inteligente coexistente entre humanos y robots. Esta asignación versátil de recursos finalmente ha impulsado una mayor productividad y eficiencia.
Sin embargo, el problema fundamental de seguridad sigue siendo una preocupación seria. La mayoría de los incidentes peligrosos en las estaciones de trabajo robóticas ocurren debido al contacto no intencionado entre estos robots y los humanos. La elección del resguardo es vital para la máxima protección del robot, del equipo y de las personas que puedan encontrarse en el entorno.
El mercado actual ofrece una amplia gama de equipos y soluciones de seguridad para garantizar la seguridad y la eficiencia en entornos dinámicos e inciertos. La elección final de seleccionar la mejor solución de seguridad depende de la tarea específica del robot, el entorno del robot y el nivel de interferencia humana. Esta publicación explorará algunas de las mejores soluciones y dispositivos de seguridad utilizados para proteger las estaciones de trabajo robóticas.
Cortinas de luz o haces de luz
Las cortinas de luz o los haces de luz son sensores de presencia fotoeléctricos que se utilizan para un amplio rango de exploración. Diseñados con un solo haz o múltiples haces, se utilizan principalmente para detectar personas u objetos que ingresan a la celda robótica. Consisten en un par de emisor y receptor que crea una barrera de múltiples haces de luz infrarroja frente o alrededor de una estación de trabajo robótica. Cuando el haz es bloqueado por una interferencia, se envía una señal de parada al robot para detenerlo por completo y eliminar el peligro.
La principal diferencia entre las cortinas de luz y los haces de luz múltiples es la resolución, que es un criterio esencial al seleccionar una cortina de luz. Los haces de luz múltiples tienen una resolución mínima de 150 mm y se utilizan para un rango de exploración largo, de hasta 70 m. Se pueden usar espejos para desviar los rayos, lo que simplifica el diseño general de la estación de trabajo. Las cortinas de luz se integran notablemente en el sistema de seguridad conectándolas al PLC de seguridad.
Tapetes de seguridad
Un tapete de seguridad es un dispositivo mecánico que detecta presencia cuando alguien lo pisa. La tecnología se basa en aire comprimido, fibra óptica o soluciones electromecánicas. Se envía una señal a través de las placas superior e inferior por separado a través de dos cables conectados a cada placa. Cuando se aplica suficiente presión a la placa, las placas conductoras se tocan, lo que hace que los relés de salida de los controladores se desenergicen y se emite una señal de parada a la máquina. Se pueden colocar múltiples tapetes de seguridad en serie para formar un sistema completo de protección a nivel del piso. Las alfombrillas también están fabricadas en caucho industrial con un espesor entre 10 y 15 mm.
Finales de carrera de seguridad
Los finales de carrera de seguridad son soluciones compactas para el control de puertas. El dispositivo consta de un pequeño imán y un dispositivo de lectura, que detecta si el imán no está en su perímetro y envía una señal de parada a la máquina. Garantiza que una persona pueda traspasar la zona peligrosa solo cuando la máquina está detenida o el riesgo dentro de la zona peligrosa no supera los límites medidos. Hay muchas opciones para los interruptores de límite de seguridad en el mercado. Los interruptores de enclavamiento de solenoide evitan que la puerta se abra mediante el uso de una llave de bloqueo adjunta al marco de la puerta. El interruptor se puede configurar para que se abra después de un retardo o señal determinada.
Escáneres láser
Los escáneres láser están destinados a detectar un objeto que se aproxima mediante sensores ópticos y enviar una señal de parada al robot antes de que llegue a la zona de peligro. Basados en el principio de medición del «tiempo de vuelo», utilizan pulsos de luz complementados con un espejo de rotación que desvía los pulsos de luz sobre un arco, lo que crea un plano de detección. El escáner emite pulsos de luz muy cortos. Si la luz incide en un objeto, el escáner láser de seguridad la refleja y la recibe. El escáner láser de seguridad luego calcula la distancia al objeto en función del tiempo entre el envío y la recepción del pulso.
Los escáneres láser crean dos zonas: una zona de advertencia y una zona de seguridad. La zona de advertencia proporciona una señal que no apaga el robot pero informa al personal que se acercan a la zona de seguridad mediante una alarma óptica o sonora. La principal ventaja de los escáneres láser sobre las cortinas de luz horizontales o los tapetes es la capacidad de reconfigurar el área de escaneo protegida. La forma y el tamaño del área son configurados por el software instalado en el escáner. Se pueden programar para aceptar intrusiones específicas que cumplan con un determinado perfil de forma, utilizando sensores adicionales. Los escáneres láser admiten la protección multizona y se pueden montar tanto horizontal como verticalmente. La desventaja de los escáneres láser es el tiempo de respuesta más lento y el nivel de resolución más bajo en comparación con las cortinas de luz.
piel táctil
La piel táctil o piel artificial utiliza una capa de sensores para medir la presión y la proximidad. Esta piel sensible a la presión es relativamente económica y puede ofrecer mediciones de contacto confiables en el cuerpo del robot. Puede detectar múltiples ubicaciones de contacto y también proporcionar la ubicación espacial de las colisiones. Además de las funciones relacionadas con la seguridad, la piel sensible ofrece un control de movimiento del robot basado en el tacto, lo que simplifica la interacción humano-robot.
Sistemas de cámara
Los sistemas de cámara basados en visión artificial son dispositivos de protección electrosensibles que utilizan tecnología de procesamiento de imágenes para detectar intrusiones en el área peligrosa. Estas cámaras monitorean áreas rectangulares horizontales o verticales de cualquier tamaño. Cuando la cámara detecta una intrusión, envía una señal al controlador de seguridad. En particular, los sistemas de cámara se pueden utilizar para la detección de manos o cuerpos.