Los cuatro modos de colaboración
Parada Controlada de Seguridad (SCS): el robot se detiene cuando el operador entra al espacio colaborativo. No hay movimiento simultáneo robot-humano. Requiere sistema de detección del operador (típicamente: escáner de área, cortina de luz). Es el modo más simple de implementar pero el menos productivo — el robot se detiene cada vez que el operador entra.
Guía Manual (HG): el operador guía físicamente el robot. Requiere funciones de supervisión de fuerza y reducción de velocidad a valores seguros durante la guía. Solo posible con robots que tienen sensores de fuerza/torque en la muñeca y modos de control de fuerza integrados. Aplicaciones típicas: programación por demostración, ensamble de piezas de precisión.
Monitoreo de Velocidad y Separación (SSM): el robot mantiene una distancia mínima de separación con el operador detectado. A medida que el operador se acerca, el robot reduce velocidad. Si el operador entra en la zona mínima de separación, el robot se detiene. Requiere sistema de detección de presencia en tiempo real (típicamente: escáner 3D o cámara de seguridad). Permite productividad mayor que SCS.
Limitación de Potencia y Fuerza (PFL): el robot opera a velocidades y fuerzas limitadas que no causarán daño si hay contacto con el operador. Las fuerzas máximas están definidas en ISO/TS 15066 Tabla A.2 por zona del cuerpo y tipo de contacto (transitorio vs cuasi-estático). Ejemplo: contacto transitorio con cráneo — fuerza máxima 130N, presión máxima 110 N/cm².
Verificación de límites biomecánicos en modo PFL
El modo PFL requiere verificación experimental de que las fuerzas de contacto del robot en la aplicación específica no superan los límites de la Tabla A.2 de ISO/TS 15066. Esta verificación no puede hacerse solo en simulación — debe incluir medición con un dispositivo de medición de fuerza y presión de contacto calibrado.
Los parámetros que afectan las fuerzas de contacto: velocidad del robot en la zona colaborativa (a mayor velocidad, mayor fuerza de impacto), masa del robot y carga útil (inercia del sistema), geometría del efector final (un efector con bordes agudos concentra fuerza — geometría redondeada distribuye), y rigidez del sistema (robots más rígidos generan fuerzas de impacto mayores).
Un límite de velocidad máxima para modo PFL no es un valor universal — depende de la masa del robot, la carga, la geometría del efector y la zona del cuerpo de referencia. ISO/TS 15066 proporciona fórmulas para calcular la velocidad máxima en función de estos parámetros. AI SAFE documenta estos cálculos con referencia a las tablas y ecuaciones de ISO/TS 15066.
Evaluación de riesgos completa para celdas colaborativas
La evaluación de riesgos de una celda colaborativa según ISO 10218-2:2011 e ISO/TS 15066:2016 debe identificar: todos los peligros en modo colaborativo (mecánicos del robot, del efector final, de la pieza, de la herramienta), peligros en modos no colaborativos (programación, mantenimiento, cambio de útil), y peligros derivados de la interacción humano-robot (distracción del operador, comportamiento impredecible).
Para cada peligro identificado: estimación de riesgo con S/F/P conforme a ISO 12100, medidas de reducción seleccionadas de la jerarquía de ISO 12100 Cláusula 6, y verificación del PLr de cada función de seguridad del sistema de control.
En el curso SRSC de AI Safe Academy (18 horas), el caso integrador es la evaluación completa de una celda colaborativa en industria automotriz: identificación de peligros, selección de modo de colaboración, verificación de límites PFL, cálculo PLr de las funciones de seguridad y documentación del expediente técnico.
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