Por Aitor Garmendia, responsable de producto de Larraioz Elektronika.

 

Robot colaborativo -SCARA de doble brazo duAro de Kawasaki
Robot colaborativo -SCARA de doble brazo duAro de Kawasaki

Estaba buscando un robot colaborativo“. Esta ha sido la frase más utilizada para iniciar la mayoría de consultas este año tanto en ferias como por teléfono. Sin embargo, según avanzaban las conversaciones la última palabra ha solido quedar en el aire. Mi impresión es que de tanto usarlos juntos, se ha generalizado la idea de que ‘robot’ se apellida ‘colaborativo’, cuando ‘robot colaborativo‘ define un tipo de robot que contempla unas características que no cumplen todos ellos.

 

La diferencia principal entre un robot colaborativo y un robot que no lo es se encuentra en que en el primer caso se puede dar el contacto entre persona y robot-en-movimiento sin que sea un accidente, cuando en el segundo caso siempre lo es.

 

La forma tradicional de impedir el contacto entre persona y robot ha sido ‘enjaular’ el robot. Si alrededor del robot se instala una valla a una distancia tal que contemple el alcance del robot, más la herramienta, más una distancia de seguridad, se evita el contacto; la instalación se encuentra en la dirección correcta para la entidad que deba certificarla como segura.

 

La contrapartida es la superficie reservada dado que el vallado impide que nadie más utilice esa área preciada de la empresa, y la contrapartida será mayor en especial si parte de ella no es aprovechada tampoco por el robot porque trabaja en una parte reducida de su alcance.

 

Con la modernidad y el gusto por los espacios diáfanos – ¿quién no ha visto el programa de los gemelos que reforman casas? – las vallas empiezan a ser elementos objetivo a eliminar. Y la proliferación de ‘cobots’, o robots colaborativos, donde no se muestra ningún vallado en ningún material promocional, hace pensar que podrían ser los candidatos idóneos para reemplazar las tradicionales fieras enjauladas.

 

Planteémoslo. Quitemos un robot enjaulado y reemplacémoslo por un ‘cobot’ sin vallas. Instalado. Démosle marcha. ¡Atención!, el robot enjaulado anterior pertenecía a una instalación que estaba certificada para trabajo seguro. Ahora debemos certificar la instalación modificada. ¡Oops!, pequeño detalle.

Sistema de seguridad CubicS insercion ensamblado

Las entidades que tradicionalmente nos han certificado las instalaciones echarán de menos el vallado – sin el que muchos evitarán siquiera plantear la certificación. Las entidades que estén abiertas a plantear la certificación requerirán documentación adicional que les ayude a encajar los nuevos conceptos dentro de la normativa de seguridad de máquinas y robots [1] y [2].

 

Como en el nuevo paisaje no hay vallado, se puede dar el caso de un contacto entre robot y persona con lo que la entidad certificadora debe evaluar los riesgos de esos contactos. Para ayudar a evaluar estos riesgos ha salido una especificación técnica [3] en la que se determinan las características que debe cumplir un robot para ser considerado ‘colaborativo’.

 

Hay documentación diversa al respecto explicando la especificación técnica, pero a modo de resumen a grandes rasgos, para considerar un robot colaborativo debe cumplir alguna de las cuatros características siguientes: Monitorización de parada, Monitorización de baja velocidad, Monitorización de velocidad y espacios, y  Monitorización de fuerza. De forma que si se supera un determinado límite para cada caso se apaga la potencia a los motores.

 

A partir de estas premisas, cada fabricante de robots ha tomado su propia estrategia. Las primeras premisas se suelen cumplir mediante una lectura doble (segura) de la posición de los ejes, y la última se suele cumplir limitando el tamaño de los motores y realizando una lectura indirecta de fuerza. Existen más estrategias, como forrar el robot con un material sensible que detecta la presencia al contacto o a una distancia  pequeña.

 

Volvamos a valorar los riesgos. Si un robot me atrapa contra la pared, ¿cuánta fuerza considero que es soportable? La especificación técnica nos da unos valores de referencia (como ejemplo, 65N – unos 6.5kg para la cara… sin comentarios). Y ¿a qué velocidad puedo considerar un impacto como soportable? Pues la especificación técnica también da valores de referencia (como ejemplo, en la cabeza no se permiten impactos).

 

La entidad certificadora, por tanto, se enfrenta a valorar qué partes del cuerpo van a poder estar expuestas a contacto y en función de los riesgos limitará las especificaciones técnicas del robot, llegando incluso a impedir su movimiento si la parte expuesta es la cabeza.

 

El resultado final es que las prestaciones de un robot colaborativo – limitadas ya por diseño – se ven limitadas por la normativa de seguridad.

 

Volvamos al planteamiento. Resulta que hemos dado con una entidad que nos ha certificado la instalación para trabajo seguro con robots sin vallado. Le damos marcha. Baja el gerente.

 

– ¿Esto no corre más?

– ¡Mire el espacio tan diáfano!, acérquese al robot y ¡tóquelo!, ¡tóquelo!, ¡mire qué seguridad!

– El de antes sí que corría. ¿Qué hace todo este material esperando al robot?

Vuelve la vieja fiera, vuelve la jaula, vuelve la producción, la modernidad espera su oportunidad.

 

Pero, ¿y la idea de los gemelos?, ¿el espacio diáfano?, ¿la modernidad? No tiremos la toalla. ¿Qué tal si quitamos el vallado de la fiera pero forzamos a que la fiera nunca supere el alcance que nos interese, y que en caso de encontrarse al alcance de un humano paralicemos la fiera?

Sistema de seguridad CubicS de Kawasaki
Sistema de seguridad CubicS de Kawasaki. Detención el robot de forma segura

 

Pues esta solución existe y es real. Algo podría determinar, a partir de los valores de posición de los motores y la cinemática del robot, la posición de todos los elementos del robot, incluyendo la herramienta y la pieza que manipula; y ese mismo algo podría determinar, también a partir de los valores de posición de los motores, la velocidad de cada elemento, incluyendo si está parado, y detectara la presencia de personas.

 

Ese algo es la CPU de seguridad – para el caso de Kawasaki Robotics, su nombre es Cubic-S – que se podría configurar para limitar el alcance del robot al espacio que nos interesa y que, en caso de detectar presencia de personas, la velocidad no supere los valores establecidos o que esté parado.

La presencia humana se puede detectar por medio de detectores de zona, alfombras de seguridad o barreras de luz, y se podrían utilizar para establecer dos niveles. En un primer nivel se puede detectar que una persona está ‘cerca’ – pero no al alcance – donde bastaría con reducir la velocidad del robot a la velocidad ‘segura’. Y en un segundo nivel se puede detectar que una persona está ‘al alcance’ del robot, donde se debe asegurar que el robot no se mueva.

 

Retomemos el planteamiento. Incluso la entidad tradicional podría plantearse certificar  la instalación, puesto que el riesgo de contacto con el robot mientras el robot está en movimiento se elimina con los sensores. El gerente verá su robot a producción habitual y de vez en cuando una reducción de velocidad o parada al detectar la presencia de una persona. Los gemelos, el espacio diáfano, la modernidad han llegado a la empresa del presente.

 

[1]   UNE EN ISO 10218-1 Robots y dispositivos robóticos. Requisitos de seguridad para robots industriales. Parte 1: Robots

[2]   UNE EN ISO 10218-2 Robots y dispositivos robóticos. Requisitos de seguridad para robots industriales. Parte 2: Sistemas robot e integración

[3]   ISO/TS-15066 Robots y dispositivos robóticos – Robots colaborativos

Review Robot colaborativo vs Cubic-S + Robot industrial.

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *