Estratégias de segurança para cobots: aplicações de colaboração seguras e eficazes

Entre as características de segurança dos cobots destacam-se o corpo leve, a tecnologia de deteção de colisões e a redução ao máximo de possíveis pontos de compressão ou bloqueio. Não obstante, é possível que ainda sejam necessárias mais medidas de segurança para aplicações específicas, por exemplo, em relação ao efeito final, ao produto ou a outros equipamentos do espaço de trabalho colaborativo (um espaço seguro onde os robôs e as pessoas possam trabalhar juntos). Para que uma aplicação de cobots seja bem-sucedida, deve ter em conta considerações de segurança baseadas em avaliações de risco exaustivas. Portanto, quais são as normas e soluções de segurança do setor que permitirão que uma empresa tire o máximo partido dos cobots num espaço de trabalho colaborativo?

Os cobots são mais compactos que os robôs convencionais e incluem funções de monitorização de força e velocidade. Ao estarem equipados com dispositivos de segurança que detetam qualquer pessoa que entre no espaço de trabalho colaborativo, frequentemente, podem trabalhar a uma velocidade superior quando ninguém está presente, o que ajuda a maximizar o rendimento.

Duas normas de segurança fundamentais que definem as funções de segurança e o desempenho de um cobot são a ISO 10218-1 e ISO 10218-2 e a ISO TS 15066. Esta última estabelece a monitorização da força e da velocidade do cobot, baseada nos dados da aplicação, na área de contacto humano e nos perigos do espaço de trabalho. Existem dois tipos de contacto humano: transitório (contacto sem entalamento) e quase estático (situações que podem fazer com que uma parte do corpo fique entalada).

Os fabricantes que não estejam familiarizados com os requisitos da norma ISO TS 15066 podem contratar uma consultoria de avaliações de segurança para realizar os cálculos e medições, e que pode também recomendar melhorias na segurança da aplicação colaborativa.

As normas ISO 10218 e ISO TS 15066 também proporcionam orientação sobre a aprendizagem dos cobots. Muitos cobots, como os da série TM da Omron, utilizam mecanismos intuitivos de “orientação manual” para aprender novas tarefas. Isto evita a necessidade de programar os movimentos específicos do braço robótico. O modo de orientação manual controla a força e a velocidade para que o processo de aprendizagem cumpra as normas de segurança.

Antes da aprendizagem, o robô deve parar antes que o operário entre no seu espaço de trabalho, até mesmo caso tenha sido ativada a função de limitação de força e velocidade. Como alternativa, um dispositivo de segurança (por exemplo, um scanner de área) deve efetuar uma paragem de proteção quando se detetar o operário.

Caso o sistema de monitorização de força e velocidade de segurança esteja ativado, o operário pode utilizar um simples ativador, botão ou seleção de modo, para iniciar o processo de aprendizagem. Caso tal não aconteça, será necessária uma ativação de segurança de três posições. De acordo com as normas de segurança, a transição para o modo de aprendizagem deve ser deliberada, não deve provocar qualquer movimento inesperado e não deve criar riscos adicionais. O operário deve estar consciente do equipamento que o rodeia e de possíveis problemas de segurança a todo o momento. Para melhorar a segurança do operário, é possível aplicar limites ao movimento: por exemplo, limites de espaço e de eixo definidos por software.

Antes de colocar o cobot em funcionamento, o operário deve abandonar o espaço protegido. Isto pode-se comprovar através de sensores de segurança ou de uma verificação adicional por parte do operário, que deverá selecionar o modo ativamente para voltar a ativar o robô para o seu funcionamento.

Os robôs funcionam perto de outros equipamentos que podem ser perigosos. Portanto, é importante enumerar todos os equipamentos adicionais do espaço de trabalho colaborativo e elaborar um mapa no qual estes estejam devidamente assinalados. Devem avaliar-se os possíveis perigos de cada dispositivo e os sensores de segurança que poderão evitar lesões pessoais e danos no equipamento.

Entre os equipamentos não colaborativos considerados seguros que podem necessitar de dispositivos de segurança incluem-se os de manipulação de materiais, de maquinagem, pinças e atuadores, e máquinas. Normalmente, os dispositivos de segurança podem ser facilmente integrados numa aplicação com cobots.

Podem ser utilizadas várias soluções para proteger o espaço de trabalho colaborativo. Em áreas abertas e aplicações de risco reduzido, estas podem ser scanners de área e tapetes de segurança. Em áreas fechadas ou limitadas, com aplicações mais perigosas ou operações de alta velocidade, podem ser utilizadas barreiras óticas de segurança e interruptores de segurança. Em áreas com perigos ativos ou operações que possam provocar perigos, os operários podem contar com um interruptor de “homem morto”, que desativa automaticamente o sistema caso o utilizador deixe de exercer pressão sobre o mesmo.

Para se conseguir a máxima segurança nas operações colaborativas, os fabricantes devem validar a segurança das suas aplicações com cobots em todas e em cada uma das operações. Existem algumas diretrizes que podem servir para avaliar a segurança de um robô enquanto realiza uma determinada tarefa com um operário, mas é possível que ainda existam alguns perigos, como o de acionamento e de descargas elétricas, até mesmo se o robô não estiver em movimento.

Para proteger os operários, antes de se pôr em funcionamento um cobot ou de o reativar após uma paragem de emergência, deve haver um ato intencional de ativar o robô. Por exemplo, quando um operário inicia uma paragem de emergência, o robô não deverá poder voltar a ser ativado automaticamente, sendo que, antes deverá necessitar de uma verificação por parte de um segundo operário.

Durante o processo de configuração do projeto e da segurança, apenas se deve permitir a orientação manual caso o robô tenha parado, caso se tenha selecionado o modo intencionalmente e esteja ativa a monitorização de velocidade e força. Se o sistema de orientação manual se ativar sem uma ordem de paragem ou uma entrada de segurança, deverá ser iniciada uma paragem de segurança e um erro.

Para o funcionamento automático de um cobot, o operário deve realizar uma seleção de modo intencional que exija a validação de todos os dispositivos e condições de segurança.

Para a validação, deve realizar-se uma avaliação de segurança do equipamento e das áreas circundantes, e devem resolver-se os problemas de segurança, caso seja necessário. Os grupos de serviços de segurança devem realizar uma inspeção “in situ” da segurança do equipamento, confirmar as certificações, verificar os ajustes dos parâmetros de segurança e, por fim, documentar que foi concluída a validação.

1. Supervisão e alimentação das máquinas

Os especialistas que realizaram muitas inspeções e avaliações de segurança referem que as aplicações de supervisão e alimentação das máquinas são as que constituem um dos principais problemas de segurança do setor. Para conseguir a máxima segurança, os fabricantes devem utilizar uma pinça com qualificação de segurança para proteger os operários contra possíveis lesões. De igual modo, devem investigar se o produto apresenta algum perigo (como calor extremo ou arestas afiadas).

2. Manipulação de materiais

Entre as aplicações de manipulação de materiais que tiram partido da utilização de cobots incluem-se: recolha, embalamento, paletização e classificação. No que diz respeito às considerações de segurança, a ampla utilização destas aplicações torna-as numa solução específica de cada instalação. Os operários e outros trabalhadores costumam movimentar ou transportar outros materiais em redor do cobot, pelo que é necessário realizar uma planificação adicional para evitar o contacto perigoso.

As pinças com qualificação de segurança são pouco comuns na atualidade: os fabricantes tendem a utilizar pinças pneumáticas, o que pode resultar em possíveis problemas de segurança relacionados com impactos e perda de potência ou de vácuo. Os criadores de aplicações também devem investigar se o produto apresenta algum perigo que possa causar problemas caso caia.

3. Montagem

As aplicações de montagem que utilizam cobots implicam frequentemente ferramentas especiais e uma estreita colaboração com os operários, ao mesmo tempo que requerem zonas de funcionamento de alta velocidade. A ampla variedade de ferramentas de final de braço personalizadas faz com que estas aplicações sejam especialmente complexas. Caso estejam envolvidos vários robôs, os criadores de aplicações devem coordenar cuidadosamente as soluções de segurança para cada um.

Para as três áreas anteriores (aplicações de supervisão e alimentação de máquinas, manipulação de materiais e montagem), é muito importante verificar toda a zona para confirmar se existe o risco de um operário ficar entalado entre o robô e o equipamento que se encontra próximo, ou se existe qualquer produto pesado ou perigoso.

Outras considerações para as três áreas incluem as seguintes questões:

• Devem ser ligados os controlos de segurança de outras máquinas para evitar que uma funcione quando outra se encontra parada devido a uma paragem de segurança?

• Dado que os cobots podem ser transferidos de uma máquina para outra e de uma aplicação para outra, como pode ser validada a segurança dos mesmos?

• Existem zonas de alerta para os operários que indiquem perigos ou interferências no funcionamento?

Por norma, os cobots são considerados seguros quanto à sua utilização com pessoas. No entanto, necessitam de avaliações de risco para garantir a segurança dos operários. É fundamental que os fabricantes considerem todos os perigos potenciais associados à aprendizagem orientada à mão, assim como os possíveis problemas quando o robô se vê envolvido numa paragem de emergência.

Os criadores de aplicações automatizadas de supervisão e alimentação de máquinas, manipulação de materiais e montagem devem observar todas as interações entre o robô e o operário, para além dos riscos de entalamento e dos perigos das ferramentas de final de braço provocados por temperaturas elevadas, arestas afiadas ou outros perigos.

Em resumo, os fabricantes que pretendam uma correta aplicação com cobots, que aumente a eficiência e a produtividade, devem realizar primeiro uma avaliação exaustiva dos riscos e, em seguida, implementar as medidas de segurança necessárias.