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Robots collaboratifs

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Mesures de prévention liées au fonctionnement collaboratif

Les mesures de prévention associées à la mise en œuvre d’un robot collaboratif sont encadrées par la norme NF EN ISO 10218-2. Celle-ci propose 4 principes de mise en sécurité, combinables entre eux en fonction des situations.

La norme NF EN ISO 10218-2 de 2011 précise quatre fonctionnements collaboratifs et leur principe de mise en sécurité. Ces quatre principes de mise en sécurité peuvent être combinés entre eux et le choix se fait en fonction des résultats de l’analyse de risques.

L’arrêt nominal de sécurité contrôlé

Ce principe consiste à arrêter les mouvements du robot dès lors que l’opérateur pénètre dans l’espace de travail collaboratif. Cet arrêt est déclenché par des dispositifs de sécurité (barrières immatérielles, scrutateurs, etc.) qui détectent la présence de l’opérateur. Afin de respecter les règles d’implantation de ces dispositifs de protection, il est essentiel de calculer les temps de réponse afin de déterminer la distance que pourra parcourir le robot avant l’arrêt sûr du mouvement. Dans ce cas, le robot ne reprend son activité que lorsque l’opérateur quitte cet espace. L’arrêt du robot peut être réalisé sous énergie, ce qui facilite la reprise automatique du mouvement du robot. La mise en œuvre de l’arrêt nominal de sécurité contrôlé est rendu possible grâce à des fonctions de sécurité qui permettent, par surveillance de la vitesse ou de la position, de garantir un arrêt maîtrisé du robot. La plupart des fabricants de robots proposent des cartes ou des modules pour la mise en œuvre de ces fonctions de sécurité.

Le guidage manuel

Le fonctionnement permettant le guidage manuel du robot est autorisé sous réserve de disposer d’une poignée de validation et d’un arrêt d’urgence comme indiqué dans la norme NF EN ISO 10218-1. Ce type d’interaction peut être utilisé aussi bien pour les robots d’assistance physique sans contention que pour les tâches d’apprentissage de robots industriels. Dans ce dernier cas,  l’opérateur doit pouvoir déplacer le robot manuellement afin de lui montrer les trajectoires qu’il devra suivre. Ce type de collaboration impose, comme pour l’apprentissage classique, que le robot évolue à une vitesse contrôlée.

Le contrôle de la vitesse et de la distance de séparation

Ce principe de sécurité consiste à maintenir une distance de séparation entre l'opérateur et le système robot de manière dynamique. Cette distance ainsi que la vitesse doivent être contrôlées de manière sûre. Les valeurs limites de ces deux paramètres (vitesse et distance de séparation) sont déterminées lors de l'évaluation des risques.

Aucune solution technologique mettant en œuvre ce principe n’est aujourd’hui commercialisée. Ceci s’explique en partie par la difficulté de développer des dispositifs fiables pour la détection et le suivi en temps-réel de l’opérateur dans l’espace de travail collaboratif. Néanmoins, de nombreux travaux de recherche universitaires expérimentent des applications collaboratives faisant appel à cet élément de sécurité.

La limitation de la puissance et de la force du robot par conception ou par commande

À la différence des autres éléments de sécurité, celui-ci permet, sous certaines conditions, le contact entre l’opérateur et le système robot dans l’espace de travail collaboratif. Il impose toutefois la mise en place de dispositifs limitant les effets des impacts lors d’une collision.

Du point de vue de la conception, les solutions suivantes peuvent y contribuer : réduire la  masse du robot, recouvrir le robot des matériaux amortissants, augmenter les surfaces de contacts en privilégiant les surfaces arrondies. Du point de vue du système de commande, le robot doit être capable d’assurer la détection des collisions (capteur d’efforts, mesure de courant moteur, etc.) et d'arrêter son mouvement d’une manière sûre.

Cet élément de sécurité est utilisé dans des applications pour lesquelles l’analyse des besoins et l’analyse des risques ont démontré la pertinence de son utilisation comme mesure de prévention. Il ne permet toutefois pas de couvrir tous les risques mécaniques car une limitation de puissance et de force ne peut, par exemple, pas protéger des risques de coupure ou de perforation causés par un outil acéré et pointu. De plus, le recours à cet élément de sécurité ne doit pas être envisagé pour les  situations de travail où le contact du système robot avec le visage ou d’autres parties sensibles du corps humain, dans l’espace de travail collaboratif, est prévisible.

Il est nécessaire de s’assurer que la mise en œuvre de cet élément de sécurité ne génère pas de contraintes physiques, psychiques ou mentales pour l’opérateur. Les contacts répétitifs, les gestes d’évitement ou de manipulation du système robot sont autant d’éléments à analyser à toutes les étapes du projet, y compris en cours d’utilisation par retour d’expérience et mise en place d’actions correctives dans le but d’une amélioration continue des conditions de travail.

Mis à jour le 21/03/2018
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Quels enjeux de prévention ?