Pinch Point

Aussi appelé: crush point, trapping point
Catégorie: Control › Human in the loop
Mots-clés: safety, risk-assessment, collaborative-robots, machine-safety, workcell-design

Un endroit où une partie du corps d'une personne peut être prise entre deux parties d'un robot, ou entre le robot et un objet fixe, lorsque l'espace qui les sépare se referme.

Définition

Un point de pincement (pinch point) est tout endroit où un espace qui se referme peut coincer une partie du corps d'une personne, le plus souvent des doigts ou une main. Sur un robot, il peut se former entre deux de ses propres segments, par exemple là où le coude se replie fortement ou là où le poignet s'approche de l'avant-bras, entre les doigts d'une pince, ou entre le robot et un objet fixe comme une table, un montage, un mur ou un convoyeur. La sécurité des machines utilise plusieurs termes voisins : les risques d'écrasement ou de coincement, où une partie du corps est comprimée, les risques de cisaillement, où deux arêtes glissent l'une contre l'autre, et les zones d'entraînement, où des pièces en rotation happent la matière. Point de pincement est le terme courant qui couvre les cas de coincement.

Les points de pincement sont particulièrement importants pour les robots qui travaillent près des personnes, car un contact qui serait sans danger dans un espace dégagé peut devenir dangereux lorsque la partie du corps n'a nulle part où aller. Les recommandations sur les robots collaboratifs distinguent donc le contact transitoire, où la personne peut se retirer, du contact quasi statique ou de coincement, où la personne est pressée entre le robot et un objet, et traitent le coincement plus strictement. Les normes générales de sécurité des machines spécifient des écartements minimaux qui évitent l'écrasement de parties du corps données ; une approche de conception consiste donc à garder les ouvertures soit assez grandes pour ne pas écraser, soit trop petites pour que les doigts y entrent.

Les points de pincement dépendent à la fois de la conception mécanique et du mouvement. Les concepteurs les réduisent grâce à des formes de segments et des capots qui empêchent un repli serré, des plages articulaires limitées et un rembourrage. Les programmeurs les réduisent en éloignant les trajectoires des surfaces fixes, en évitant les poses où les segments se replient l'un sur l'autre près d'une personne, en ralentissant là où les espaces se referment et en s'assurant qu'un robot arrêté peut être déplacé ou rétro-entraîné pour libérer une main coincée. Des vérifications automatiques des programmes robot peuvent signaler les poses ou les trajectoires dans lesquelles les distances entre segments ou entre segment et environnement descendent sous un seuil.

Pourquoi c'est important

Les points de pincement comptent parmi les dangers les plus fréquemment identifiés lors des appréciations des risques des cellules robotisées, et ils restent un danger sur les bras collaboratifs à force limitée, car le coincement peut produire une pression élevée même à faible force. Les repérer à la fois dans le matériel et dans le programme est une compétence de base pour quiconque déploie des robots près des personnes.

Applications principales

Appréciation des risques des cellules robotisées et des postes de travail collaboratifs
Conception mécanique des segments, des capots et des pinces
Vérification des programmes robot et des trajectoires pour détecter les risques de coincement
Placement des montages et des surfaces de travail autour d'un bras collaboratif
Formation des opérateurs sur l'endroit où garder les mains pendant le mouvement du robot

En pratique

Un technicien utilise une interface en langage naturel pour générer un programme de prise et dépose pour un bras collaboratif sur un établi. Avant de l'exécuter, un outil de vérification parcourt pas à pas la trajectoire planifiée en simulation et calcule la distance entre l'avant-bras et le bras, ainsi qu'entre la pince et la surface de l'établi. Il trouve une portion où le coude se replie brusquement pendant que la pince passe à quelques centimètres au-dessus de l'établi, à côté de l'endroit où reposent les mains de l'opérateur. L'outil le signale comme point de pincement ; le programme est révisé pour approcher par le haut avec un coude plus ouvert et pour ralentir lors de l'approche finale, et la vérification est relancée avant que le programme ne soit approuvé.

Idées reçues

Les robots collaboratifs à force limitée ne peuvent pas causer de blessures par pincement — lorsqu'une main est coincée contre une surface, même une force modérée concentrée sur une petite zone peut être dangereuse
Les points de pincement n'existent qu'entre le robot et son environnement — les segments du robot, les articulations du poignet et les doigts de la pince peuvent à eux seuls coincer des doigts
Un point de pincement est fixé par le matériel — un même robot peut créer ou éviter des points de pincement selon la façon dont il est programmé et l'endroit où les montages sont placés

Qui devrait le savoir

Intégrateurs de cellules robotisées et ingénieurs sécurité
Programmeurs de robots et ingénieurs d'application
Concepteurs mécaniques de bras, de pinces et de capots
Chercheurs développant des outils de vérification automatique des programmes

Technologies associées

Appréciation des risques (Risk Assessment)
Vérification des collisions (Collision Checking)
Calcul de distance minimale (Minimum Distance Computation)
Limitation de puissance et de force (Power and Force Limiting)
Scrutateurs laser de sécurité (Safety Laser Scanners)

Termes associés

Projets associés

NASA Ogma: NASA runtime monitor generator for safe robotics and flight systems