Se explican los estándares de seguridad de los robots colaboradores
ISO 10218 y ISO/TS 15066 explicaron: requisitos de seguridad de los robots colaborativos, límites de fuerza, límites de velocidad y pruebas de conformidad.
Por qué son importantes las normas de seguridad
Un robot colaborativo que opera sin un cumplimiento adecuado de la seguridad es una responsabilidad legal, financiera y física. En la UE, los robots no conformes no pueden llevar la marca CE y no pueden ser desplegados legalmente. En los EE.UU., las citas de OSHA por peligros robóticos no vigilados llevan multas de hasta $156,259 por violación deliberada. Incluso en los laboratorios de investigación, las universidades requieren evaluaciones de riesgos antes de permitir el acceso de los estudiantes a los brazos robóticos.
Esta guía explica las tres normas centrales (ISO 10218-1, ISO 10218-2, ISO/TS 15066), los cuatro modos de operación colaborativos, los límites específicos de fuerza y presión por región del cuerpo, el proceso de evaluación de riesgos y lo que significa el cumplimiento en los contextos de EE.UU. vs. UE.
Los tres estándares fundamentales
ISO 10218-1:2011 -- Diseño de robots
Los requisitos incluyen: función de parada de emergencia (categoría 0 o 1 según la IEC 60204-1), parada de protección, vigilancia de velocidad y fuerza, gestión de postura singular, límites articulares y integridad de seguridad del sistema de control. Todos los robots industriales y colaborativos deben cumplir con la norma ISO 10218-1.
ISO 10218-2:2011 -- Integración de sistemas de robots
Requiere una evaluación de riesgos según la norma EN ISO 12100, define los requisitos de protección (cercas, cortinas de luz, alfombras de seguridad, escáneres láser), especifica las pruebas de verificación y validación y aborda el diseño del espacio de trabajo del robot. Esta norma se aplica al integrador, no al fabricante del robot.
ISO/TS 15066:2016 -- Operación colaborativa
El estándar crítico para los cobots. Definir los cuatro modos de operación colaborativos y especificar límites cuantitativos de fuerza y presión para el contacto humano-robot. Esta es una especificación técnica (TS), no un estándar internacional completo, lo que significa que está sujeto a revisión. Sin embargo, es universalmente referenciado por los fabricantes y reguladores de cobots.
Los cuatro modos de operación colaborativos
1. Punto de parada controlado con calificación de seguridad (SMS)
El robot se detiene antes de que el humano entre en el espacio de trabajo colaborativo y no se reanuda hasta que el humano salga. Requiere sensores de seguridad (cortinas de luz, escáneres láser, alfombras de presión) para detectar la presencia humana. La parada debe ser una parada de seguridad según la norma ISO 10218-1.
2. Guía manual
El operador mueve físicamente al robot agarrando un dispositivo de guía manual. El robot debe tener una parada monitoreada de seguridad que se activa cuando el operador libera el dispositivo de guía (interruptor de hombre muerto). Se requiere la detección de fuerza/torque en el punto de guía manual. Este modo se utiliza para la programación de demostración por enseñanza.
3. Seguimiento de la velocidad y la separación (SSM)
El robot ajusta dinámicamente la velocidad en función de la distancia al ser humano más cercano. Requiere sistemas de monitoreo externos (3 cámaras de profundidad 3D, LiDAR, radar) para medir continuamente la distancia de separación. La distancia mínima de separación se calcula utilizando fórmulas ISO 13855 que tienen en cuenta la velocidad de aproximación humana (1.6 m/s), el tiempo de parada del robot y el tiempo de respuesta del sensor. Este es el modo más complejo para implementarlo correctamente.
4. Limitación de potencia y fuerza (PFL)
El robot es inherentemente limitado en la fuerza y la presión que puede ejercer. Este es el modo predeterminado para la mayoría de los cobots (UR, FANUC CRX, Doosan).
Limitos de fuerza y presión de la norma ISO/TS 15066
Estos límites definen la fuerza y la presión máximas permitidas para el contacto transitorio (impacto) y cuasiestático (acoplamiento) entre un robot y una parte del cuerpo humano:
| Body Region | Max Transient Force (N) | Max Quasi-Static Force (N) | Max Quasi-Static Pressure (N/cm2) |
|---|---|---|---|
| Skull / Forehead | 130 | 65 | 30 |
| Face | 65 | 45 | 20 |
| Neck (sides) | 150 | 75 | 25 |
| Upper arm / Elbow | 210 | 110 | 30 |
| Forearm | 190 | 100 | 40 |
| Hand / Fingers | 150 | 75 | 40 |
| Chest | 140 | 70 | 25 |
| Lower legs / Knees | 220 | 130 | 50 |
Distinguir clave: El contacto transitorio es un impacto breve (robots golpean y rebotan dentro de 500 ms). El contacto cuasiestático es la sujeción (robots pines humano contra una superficie fija).
Metodología de evaluación de riesgos (EN ISO 12100)
Cada implementación de cobot requiere una evaluación documentada de riesgos.
- Definir el alcance: Identificar el robot, la aplicación, los límites del espacio de trabajo y las interacciones humanas previstas.
- ** Identificar los peligros:** Mecánicos (aplastamiento, corte, impacto), eléctricos, térmicos, ruidos.
- Risiko estimado: Para cada peligro: gravedad del daño (S1-S4) x frecuencia de exposición (F1-F2) x probabilidad de evitación (P1-P2).
- Reduce el riesgo: Jerarquía: a) diseño inherentemente seguro (menor masa, velocidad, fuerza), b) dispositivos de protección y protección, c) información para su uso (entrenamiento, señalización, EPI).
- ** Documentación y validación:** Realizar un informe de evaluación de riesgos. Testear el sistema de seguridad con los escenarios de riesgo documentados. Reevaluar cuando la aplicación, el equipo o el espacio de trabajo cambian.
Componentes del sistema de seguridad
- Escáneres láser calificados de seguridad: SICK microScan3 ($2.000-$4.000). Define zonas de seguridad configurables. Cuando un humano entra en una zona de advertencia, el robot se ralentiza; cuando entra en una zona de protección, el robot se detiene.
- ** Cortinas de luz de seguridad:** Keyence SL-V ($1,500-$3,000). Detecta objetos que cruzan una matriz de haces de luz. Se utiliza para la detección de entrada/salida en los límites de las células.
- ** Sensores de fuerza/torque calificados para la seguridad:** Construidos en cobots (UR, FANUC CRX) o externos (ATI Gamma-SI, $8K-$15K). Deben tener una calificación de seguridad (minimo SIL 2 o PLd).
- PLC de seguridad: Siemens SIMATIC Safety ($500-$2,000), Allen-Bradley GuardLogix. Requerido para los modos SMS y SSM para procesar entradas de seguridad y generar salidas calificadas de seguridad.
- ** Botones de parada de emergencia:** Deben ser de cabeza de hongo roja, de categoría 0 o de 1 parada por IEC 60204-1. Uno por punto de acceso al espacio de trabajo del robot.
Marcaje CE y requisitos de la OSHA
UE: Marcado CE
Los robots vendidos en la UE deben llevar el sello CE, que demuestre el cumplimiento de la Directiva 2006/42/CE sobre máquinas. Para los cobots, esto significa el cumplimiento de la norma ISO 10218-1/-2 y ISO/TS 15066. El fabricante proporciona una declaración de conformidad. El integrador es responsable del sello CE de la instalación completa (robot + herramienta + salvaguardias).
Estados Unidos: OSHA y ANSI/RIA 15.06
Los Estados Unidos no requieren el marcado CE, pero OSHA hace cumplir la seguridad en el lugar de trabajo bajo la Cláusula General de Deuda (Sección 5 ((a) ((1))))) y ANSI/RIA 15.06-2012 (adopción estadounidense de ISO 10218-2). OSHA considera que ANSI/RIA 15.06 es un estándar reconocido - el cumplimiento proporciona una fuerte defensa legal. Para los cobots, consulte ANSI/RIA TR R15.606-2016 (adopción estadounidense de ISO/TS 15066).
** Implicación práctica:** Si despliega un cobot en un lugar de trabajo de Estados Unidos, debe realizar una evaluación de riesgos según ANSI/RIA 15.06 y documentar que los límites de fuerza/velocidad del robot cumplen con TR R15.606.
Por qué son importantes las normas de seguridad
Un robot colaborativo que opera sin un cumplimiento adecuado de la seguridad es una responsabilidad legal, financiera y física. En la UE, los robots no conformes no pueden llevar la marca CE y no pueden ser desplegados legalmente. En los EE.UU., las citas de OSHA por peligros robóticos no vigilados llevan multas de hasta $156,259 por violación deliberada. Incluso en los laboratorios de investigación, las universidades requieren evaluaciones de riesgos antes de permitir el acceso de los estudiantes a los brazos robóticos.
Esta guía explica las tres normas centrales (ISO 10218-1, ISO 10218-2, ISO/TS 15066), los cuatro modos de operación colaborativos, los límites específicos de fuerza y presión por región del cuerpo, el proceso de evaluación de riesgos y lo que significa el cumplimiento en los contextos de EE.UU. vs. UE.
Los tres estándares fundamentales
ISO 10218-1:2011 -- Diseño de robots
Los requisitos incluyen: función de parada de emergencia (categoría 0 o 1 según la IEC 60204-1), parada de protección, vigilancia de velocidad y fuerza, gestión de postura singular, límites articulares y integridad de seguridad del sistema de control. Todos los robots industriales y colaborativos deben cumplir con la norma ISO 10218-1.
ISO 10218-2:2011 -- Integración de sistemas de robots
Requiere una evaluación de riesgos según la norma EN ISO 12100, define los requisitos de protección (cercas, cortinas de luz, alfombras de seguridad, escáneres láser), especifica las pruebas de verificación y validación y aborda el diseño del espacio de trabajo del robot. Esta norma se aplica al integrador, no al fabricante del robot.
ISO/TS 15066:2016 -- Operación colaborativa
El estándar crítico para los cobots. Definir los cuatro modos de operación colaborativos y especificar límites cuantitativos de fuerza y presión para el contacto humano-robot. Esta es una especificación técnica (TS), no un estándar internacional completo, lo que significa que está sujeto a revisión. Sin embargo, es universalmente referenciado por los fabricantes y reguladores de cobots.
Los cuatro modos de operación colaborativos
1. Punto de parada controlado con calificación de seguridad (SMS)
El robot se detiene antes de que el humano entre en el espacio de trabajo colaborativo y no se reanuda hasta que el humano salga. Requiere sensores de seguridad (cortinas de luz, escáneres láser, alfombras de presión) para detectar la presencia humana. La parada debe ser una parada de seguridad según la norma ISO 10218-1.
2. Guía manual
El operador mueve físicamente al robot agarrando un dispositivo de guía manual. El robot debe tener una parada monitoreada de seguridad que se activa cuando el operador libera el dispositivo de guía (interruptor de hombre muerto). Se requiere la detección de fuerza/torque en el punto de guía manual. Este modo se utiliza para la programación de demostración por enseñanza.
3. Seguimiento de la velocidad y la separación (SSM)
El robot ajusta dinámicamente la velocidad en función de la distancia al ser humano más cercano. Requiere sistemas de monitoreo externos (3 cámaras de profundidad 3D, LiDAR, radar) para medir continuamente la distancia de separación. La distancia mínima de separación se calcula utilizando fórmulas ISO 13855 que tienen en cuenta la velocidad de aproximación humana (1.6 m/s), el tiempo de parada del robot y el tiempo de respuesta del sensor. Este es el modo más complejo para implementarlo correctamente.
4. Limitación de potencia y fuerza (PFL)
El robot es inherentemente limitado en la fuerza y la presión que puede ejercer. Este es el modo predeterminado para la mayoría de los cobots (UR, FANUC CRX, Doosan).
Limitos de fuerza y presión de la norma ISO/TS 15066
Estos límites definen la fuerza y la presión máximas permitidas para el contacto transitorio (impacto) y cuasiestático (acoplamiento) entre un robot y una parte del cuerpo humano:
| Body Region | Max Transient Force (N) | Max Quasi-Static Force (N) | Max Quasi-Static Pressure (N/cm2) |
|---|---|---|---|
| Skull / Forehead | 130 | 65 | 30 |
| Face | 65 | 45 | 20 |
| Neck (sides) | 150 | 75 | 25 |
| Upper arm / Elbow | 210 | 110 | 30 |
| Forearm | 190 | 100 | 40 |
| Hand / Fingers | 150 | 75 | 40 |
| Chest | 140 | 70 | 25 |
| Lower legs / Knees | 220 | 130 | 50 |
Distinguir clave: El contacto transitorio es un impacto breve (robots golpean y rebotan dentro de 500 ms). El contacto cuasiestático es la sujeción (robots pines humano contra una superficie fija).
Metodología de evaluación de riesgos (EN ISO 12100)
Cada implementación de cobot requiere una evaluación documentada de riesgos.
- Definir el alcance: Identificar el robot, la aplicación, los límites del espacio de trabajo y las interacciones humanas previstas.
- ** Identificar los peligros:** Mecánicos (aplastamiento, corte, impacto), eléctricos, térmicos, ruidos.
- Risiko estimado: Para cada peligro: gravedad del daño (S1-S4) x frecuencia de exposición (F1-F2) x probabilidad de evitación (P1-P2).
- Reduce el riesgo: Jerarquía: a) diseño inherentemente seguro (menor masa, velocidad, fuerza), b) dispositivos de protección y protección, c) información para su uso (entrenamiento, señalización, EPI).
- ** Documentación y validación:** Realizar un informe de evaluación de riesgos. Testear el sistema de seguridad con los escenarios de riesgo documentados. Reevaluar cuando la aplicación, el equipo o el espacio de trabajo cambian.
Componentes del sistema de seguridad
- Escáneres láser calificados de seguridad: SICK microScan3 ($2.000-$4.000). Define zonas de seguridad configurables. Cuando un humano entra en una zona de advertencia, el robot se ralentiza; cuando entra en una zona de protección, el robot se detiene.
- ** Cortinas de luz de seguridad:** Keyence SL-V ($1,500-$3,000). Detecta objetos que cruzan una matriz de haces de luz. Se utiliza para la detección de entrada/salida en los límites de las células.
- ** Sensores de fuerza/torque calificados para la seguridad:** Construidos en cobots (UR, FANUC CRX) o externos (ATI Gamma-SI, $8K-$15K). Deben tener una calificación de seguridad (minimo SIL 2 o PLd).
- PLC de seguridad: Siemens SIMATIC Safety ($500-$2,000), Allen-Bradley GuardLogix. Requerido para los modos SMS y SSM para procesar entradas de seguridad y generar salidas calificadas de seguridad.
- ** Botones de parada de emergencia:** Deben ser de cabeza de hongo roja, de categoría 0 o de 1 parada por IEC 60204-1. Uno por punto de acceso al espacio de trabajo del robot.
Marcaje CE y requisitos de la OSHA
UE: Marcado CE
Los robots vendidos en la UE deben llevar el sello CE, que demuestre el cumplimiento de la Directiva 2006/42/CE sobre máquinas. Para los cobots, esto significa el cumplimiento de la norma ISO 10218-1/-2 y ISO/TS 15066. El fabricante proporciona una declaración de conformidad. El integrador es responsable del sello CE de la instalación completa (robot + herramienta + salvaguardias).
Estados Unidos: OSHA y ANSI/RIA 15.06
Los Estados Unidos no requieren el marcado CE, pero OSHA hace cumplir la seguridad en el lugar de trabajo bajo la Cláusula General de Deuda (Sección 5 ((a) ((1))))) y ANSI/RIA 15.06-2012 (adopción estadounidense de ISO 10218-2). OSHA considera que ANSI/RIA 15.06 es un estándar reconocido - el cumplimiento proporciona una fuerte defensa legal. Para los cobots, consulte ANSI/RIA TR R15.606-2016 (adopción estadounidense de ISO/TS 15066).
** Implicación práctica:** Si despliega un cobot en un lugar de trabajo de Estados Unidos, debe realizar una evaluación de riesgos según ANSI/RIA 15.06 y documentar que los límites de fuerza/velocidad del robot cumplen con TR R15.606.