Guia para iniciantes para colaboração segura de robô humano

Drones assassinos. TerminatorHumanóides do tipo. Um assassino em cada esquina. Essas visões distópicas do futuro em que as relações humanas-robôs estão em um estado de conflito constante abundam em livros e filmes.

Mas no mundo real, humanos e robôs coexistem pacificamente todos os dias em fábricas, armazéns, hospitais e casas. Isso é graças, em grande parte, aos padrões de segurança do robô desenvolvidos ao longo de décadas por especialistas globais.

Portanto, embora a conversa sobre a coexistência pacífica de robô humano possa parecer um pouco dramático, não há exagero dizer que, sem os padrões de segurança do robô, não haveria coexistência ou colaboração eficaz de robô humano. De fato, haveria caos.

Por que os padrões de segurança do robô são importantes

Os padrões de segurança do robô são diretrizes e regulamentos desenvolvidos para garantir que os robôs operem com segurança em torno dos seres humanos. Os padrões de segurança definem requisitos para o design, integração, operação e manutenção de hardware e software. Isso minimiza o risco de colisões e lesões.

Os padrões descrevem fatores como distâncias seguras, limites de velocidade, funções de parada de emergência e avaliação de riscos. Esses requisitos de segurança estruturados reduzem a incerteza e criam ambientes previsíveis e controlados para a interação segura de robô humano. Embora nenhum sistema seja seguro em todas as circunstâncias concebíveis, os padrões significam que os humanos podem confiar nos robôs com quem compartilham espaços.

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A segurança humana-robô é uma paisagem complexa

Dizer que o cenário global de segurança do robô é complexo é um eufemismo maciço. Primeiro, há mais de um corpo de padrões desenvolvendo padrões de segurança de robôs.

A Organização Internacional de Padronização (ISO), Associação de Indústrias Robóticas (Riaagora parte da Associação para Avançar Automação ou A3) e padrões europeus (En) são os mais conhecidos e mais adotados globalmente e na América do Norte e na Europa. No entanto, lá são outros em JapãoAssim, Chinae Índia Para acompanhar também.

Depois, há o fato de que os padrões podem ter nomes diferentes em diferentes jurisdições. Por exemplo, ISO 10218 é um padrão global para a segurança do robô industrial. Na Europa, é implementado como EN ISO 10218. No Japão, é implementado como JIS B 8433-1/2. E finalmente, nos EUA, foi incorporado ao ANSI/RIA RI15.06 padrão.

Além disso, diferentes regiões aplicam os padrões de maneira diferente. Por exemplo, os padrões obrigatórios na Europa podem ser voluntários nos EUA e vice -versa. Além disso, mais de um conjunto de corpos de padrões podem operar em uma única região.

A obtenção de certificação de segurança de acordo com os padrões estabelecidos é uma tarefa onerosa, mas necessária, para qualquer fabricante de equipamentos originais graves (OEM). E, embora não seja exigido por lei em muitas regiões, uma parte essencial da tarefa envolve o envio do produto para instalações de testes independentes e de terceiros credenciadas e organizações como a ASTM International. Isso também significa esperar pacientemente enquanto o produto é rigorosamente testado para conformidade com os requisitos de segurança.

Como a conformidade funciona sem ‘Polícia de Padrões’

Se a conformidade com os padrões de segurança do robô costuma ser voluntária e não há “Polícia de Padrões” – ou policiais robo – para aplicar esses requisitos, como eles podem ser eficazes?

A boa notícia para os seres humanos que trabalham em torno de robôs é que, mesmo em regiões onde a conformidade e os testes de terceiros são voluntários, as empresas exigem conformidade uma da outra. Os armazéns querem robôs móveis autônomos (AMRs) que cumprem os padrões reconhecidos internacionalmente. As instalações de fabricação desejam robôs industriais que não atingem os seres humanos que passam. Os padrões são essenciais para garantir a segurança nesses diferentes tipos e ambientes de robôs.

Embora não seja exigido por lei em todas as regiões, as empresas terão especialistas em segurança de terceiros para confirmar se seus produtos atendem ou não aos padrões aplicáveis. Dessa forma, a indústria da robótica aplica os requisitos de padrões quase por padrão, aplicando a expectativa de que os produtos cumpram os padrões relevantes.

Navegando padrões complexos e longos

Existem padrões para robôs móveis, sensores e células robôs completas. E existem padrões para o software que permite a comunicação de máquina a máquina. Existem padrões para cada peça de robô, até seus cabos internos. Existem padrões para OEMs e integradores. Finalmente, existem padrões que os usuários finais também precisam estar cientes.

Os padrões geralmente chegam a centenas de páginas e mergulham em grandes detalhes. De fato, parte da conformidade dos padrões envolve a luta com a linguagem complexa. Isso significa ler e reler os padrões até que sejam absorvidos com total e precisão.

Uma diferença crítica, por exemplo, centra -se em torno da diferença entre “deve” (o que significa exigido) e “deveria” (o que significa recomendado). A obtenção de conformidade significa minuciosamente trabalhando em todas as frases e subcláusulas na documentação dos padrões.

Alguns dos mais importantes e amplamente seguidos aos padrões de segurança incluem:

• ISO 12100: 2010que especifica a terminologia básica, os princípios e uma metodologia para alcançar a segurança no design da máquina enquanto descreve os princípios de avaliação e redução de risco para ajudar os designers a alcançar esse objetivo
• ISO 3691-4: 2023que especifica os requisitos de segurança para “caminhões industriais sem motorista”, um termo que inclui AMRS
• ISO 10218-1: 2025que estabelece diretrizes para requisitos de segurança específicos para robôs industriais e que receberam uma atualização substancial há apenas alguns meses

Os lidares de segurança 2D geralmente são montados em AMRs a uma altura de cerca de 20 cm (7,9 pol.) E não detectam objetos 10 cm (3,9 pol.) Acima do piso, objetos pendurados no telhado ou itens saindo de paredes ou prateleiras. Essas limitações apresentam riscos de segurança em lojas dinâmicas. Diferentes condições de iluminação e superfícies transparentes também podem criar desafios para o Lidar. Por outro lado, o ADAR fornece uma vista de 360 ​​graus (180 ° por 180 °) da cena até uma distância de 5 m (16,4 pés), criando um escudo de segurança em 3D para detecção de obstáculos. | Fonte: Sonoir

Sonair segue os padrões do sensor

Um dos padrões que é de particular interesse para nós aqui no Sonair é IEC 61496-1: 2020. Este documento especifica os requisitos gerais para o projeto, construção e teste de equipamentos de proteção eletro-sensível ao contato (ESPE)-sensores projetados especificamente para detectar pessoas ou parte de uma pessoa como parte de um sistema relacionado à segurança.

Este documento define os requisitos de segurança funcionais para os sensores usados ​​para “detecção de obstáculos”, incluindo seres humanos e partes de seres humanos. Em outras palavras, a capacidade de robôs como o AMRS param quando detecta pessoas ou propriedades em seu caminho.

Como o sensor ADAR da Sonair é para detecção de obstáculos, estamos buscando conformidade com a IEC 61496.

Além de ser testado no campo como parte de um Programa de acesso inicialo sensor de sono e o processo de desenvolvimento estão passando por uma avaliação rigorosa por especialistas independentes de segurança, Exida. É um Ansi-Creditado Agência de certificação que avalia e certifica a conformidade dos padrões. O processo rigoroso da Exida inclui a verificação do nível de integridade de segurança (SIL) do design de hardware e software de um produto.

Os processos de teste e certificação são minuciosos, mas são essenciais por dois motivos principais. Em primeiro lugar, a segurança é importante. A interação Human-Robot bem-sucedida hoje e no futuro depende de seres humanos serem capazes de confiar que os robôs ao seu redor não apresentam riscos de segurança. Sem padrões, não haverá coexistência de robô humano.

Em segundo lugar, a certificação de segurança é, bem, padrão em toda a indústria de robótica-mesmo para sensores inovadores como a do SONAIR, que deve se tornar um sensor de profundidade 3D certificado por segurança (PL D). Esperamos concluir o processo de testes e certificação de terceiros até o final de 2025.

https://www.youtube.com/watch?v=4a05rvahkgy

Sobre o autor

Britta Fismen é vice-presidente de engenharia e co-fundador da Sonair, com sede em Oslo, na Noruega. Ela tem mais de 20 anos de experiência em desenvolvimento de sensores, ótica e pesquisa e desenvolvimento, incluindo cargos seniores em Gassecure e Sintef. Fismen segura um M.Sc. em Física Aplicada da Universidade Norueguesa de Ciência e Tecnologia (NTNU) e liderou o trabalho inovador em instrumentação óptica e detecção de gás sem fio.