Évaluation des risques pour cobots : le guide 2021

À la différence des robots industriels standards, les cobots travaillent en interaction directe avec les travailleurs. Cela suppose évidemment de se plier à une réglementation stricte en termes de sécurité au travail.

Mais même si les modèles de cobots sont souvent certifiés par des standards reconnus (ISO), les opérateurs et utilisateurs finaux doivent malgré tout évaluer la sûreté de leurs applications. En fonction de l’organisation de travail (nature et dimension de l’application, des matériaux et accessoires externes…), l’utilisation de ces produits peut comporter plus ou moins de risques.

Voici les règles existantes en termes de sûreté des cobots, et comment réaliser une évaluation complète de vos applications cobotiques pour protéger vos employés.

Quelles sont les normes de sécurité des robots collaboratifs ?

L’ISO 10218

En 2011, l’ISO (international standard of standardization) a établi les normes ISO 10218-1 and ISO 10218-2 pour réguler la fabrication des systèmes de robot industriels. Pour être certifié, elle oblige les fabricants à adapter leur système robotique à des standards stricts de sûreté. Ils doivent à la fois couvrir les risques du design de leur système, mais aussi de leur accessoire et de leur usage supposé dans l’espace de travail. Et la plupart des producteurs de cobot (Universal Robot, Techman Robot, Fanuc, Kuka…) se sont pliés à ces standards. 

L’ISO/TS 15066

L’ISO/TS 15066 est une spécification technique ajoutée en 2016 à ISO 10218-1 and ISO 10218-2 pour préciser le cas des robots collaboratifs. Elle explique 4 caractéristiques que les robots collaboratifs doivent posséder pour être considéré comme applications collaboratives certifiées (décrits juste en dessous). À terme, elle peut devenir un standard à part entière, mais elle n’agit pour l’instant que comme clarification.

Ainsi, si les cobots que vous achetez détiennent la certification ISO 10218, vous disposez d’un système robotique attesté sûr pour votre processus de travail. Mais il reste encore de votre responsabilité de réaliser une évaluation de sûreté de l’application que vous faites de ce produit.

Quelles sont les fonctionnalités de sécurité des cobots ?

Selon ISO 10218, les robots collaboratifs certifiés sûrs doivent disposer d’au moins une des 4 applications collaboratives. Voici comment elles se définissent et quelles formes elles prennent sur les modèles de cobot existants :

Arrêt sécurisé

Le bouton d’arrêt d’urgence des Universal Robots

Cette application s’arrête au moment où elle détecte la présence de l’utilisateur dans son espace de travail. Que ce soit grâce à une fonctionnalité de vision intelligente, un scanner laser ou un bouton d’urgence, elle est faite pour stopper le travail du cobot par prévention de toute collision.   

Dans les modèles existants, cela peut prendre plusieurs formes. La plupart par exemple disposent d’un bouton d’urgence sur l’interface de commande pour arrêter tout processus en cours. D’autres utilisent des capteurs sensoriels pour stopper le processus lors d’une collision. 

Opération de guidage manuel

Techman et sa fonctionnalité de guidage par la main

Une des applications les plus courantes, elle suppose la manipulation manuelle de l’utilisateur pour guider le cobot et lui apprendre sa tâche. Puisque le travailleur emploie sa propre force, l’interaction est évidemment sûre pour lui. 

Les modèles de cobot se servent en général de capteur de force pour détecter la pression exercée par le travailleur. Cette manipulation se fait également souvent dans le cadre d’un mode de mouvement libre que l’utilisateur peut activer. Avec ce mode, il peut ainsi déplacer le bras d’un cobot selon ces différents axes en toute sûreté. 

Suivi de la vitesse et de la séparation 

La fonctionnalité d’espace collaboratif des cobots Doosan

Les cobots peuvent aussi disposer de fonctionnalités de délimitation de leur environnement. L’utilisateur peut définir différentes zones où ils doivent adapter leur vitesse selon la situation. Par exemple, une zone proche de l’application peut permettre une vitesse de processus maximal, alors que d’autres zones qu’il traverse va demander une vitesse mesurée. De cette manière, le cobot peut optimiser sa productivité, tout en continuant à agir en proximité avec les humains.

Dans les modèles courants, l’utilisateur peut par exemple définir une zone de travail par défaut que le cobot ne peut dépasser sans s’arrêter. Ils peuvent aussi définir des zones de collaboration où le cobot adapte son processus à la présence humaine.

Limitation de la prise et de la force

Le capteur de force des cobots ABB

Par design, les cobots peuvent aussi détecter une anomalie dans l’usage de leur force. Grâce à un feedback, ils peuvent calculer la différence entre la force produite et réellement demandée. Cela leur permet de réagir automatiquement à une collision en freinant ou en reculant le mouvement.

Les modèles existant disposent de capteurs de force et de couple pour stopper toute interaction non voulue. Des technologies de détection de toucher vont encore plus loin en prévenant en avance toute collision. De manière générale, le design du robot par défaut (petit poids et vitesse) permet aussi de réduire considérablement l’impact.

Évaluation des risques pour application cobotique : comment la rédiger ?

Lorsque vous implantez un cobot dans un processus de travail, vous êtes légalement responsable d’évaluer le risque de son usage pour vos employés. Même si le système robotique que vous avez choisi est certifié sûr, vous devez juger la cellule de travail entière, incluant le système robotique, son environnement et les autres accessoires utilisés. 

Selon ISO 10218, vous devez réaliser un document d’évaluation de risque de ces systèmes robotiques en conformité avec ces standards. Bien que les spécifications de L’ISO/TS 15066 ne sont pas encore reconnus comme un standard à part entière, il est aussi intéressant de conformer le document à celles-ci.

Ce document devrait donc mentionner 5 catégories d’informations essentielles :

1. L’identification du document

La première catégorie de votre document doit certifier la validité, la date et l’auteur de ce document. Vous devez indiquer le nom de votre projet, sa version et ses révisions, la date de publication et le ou les auteurs de ce document. Votre signature vous rend responsable des informations que vous y écrivez.

2. La Description du Projet

Cette partie décrit de manière générale pourquoi et comment vous comptez installer la cellule robotique et le processus de travail qui lui est lié. Vous devez expliciter les motivations de votre projet d’automatisation, l’application que vous voulez réaliser et les acteurs impliqués. 

3. Les détails sur les machines impliqués

Il est important d’annoter les détails essentiels des machines que vous utilisez dans votre application. Pour cette raison, vous devez donner les références de tous les modèles de cobot et des accessoires que vous utilisez (nom du fabricant, numéro de série, date de fabrication). 

4. L’estimation des risques

Maintenant que vous avez détaillé les machines, vous devez évaluer les risques que comporte l’usage que vous allez en faire. Dans un tableau, vous pouvez utiliser les Pilz Hazard Rating pour estimer numériquement les risques de chacune de vos applications. Vous devez combiner 4 facteurs ensemble pour obtenir un chiffre de risque global (PHR) :

  • Degré de préjudice possible 
  • Possibilité de survenue d’un événement dangereux
  • Possibilité d’évitement
  • Fréquence d’exposition 

Vous pouvez ensuite comparer ce résultat avec ce tableau fourni ici

5. La méthode pour réduire les risques

Pour chaque risque que vous avez trouvé, vous devez ensuite indiquer les méthodes pour les réduire en ordre de priorité, de la plus grave à la moins grave. Vous devez expliquer à chaque fois comment vous comptez appliquer ces méthodes et leurs limites.

Voilà, avec tout cela, vous voilà fait prêt pour déployer votre nouveau système robotique. Et cela en toute sécurité pour vos employés et votre entreprise ! 

Vous voulez avoir plus d'informations et données pour choisir votre robot collaboratif ?

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