Protective Stop

Aussi appelé: safeguard stop
Catégorie: Control › Human in the loop
Mots-clés: safety, industrial-robots, collaborative-robots, risk-assessment, robot-controllers

Un arrêt déclenché automatiquement par le système de sécurité ou les dispositifs de protection d'un robot lorsqu'une limite ou une condition surveillée est violée, par opposition à un arrêt d'urgence actionné par une personne.

Définition

Un arrêt de protection (protective stop) est un arrêt du mouvement du robot déclenché par le système de sécurité en réponse à un événement de protection. Le déclencheur peut être un rideau lumineux ou un scrutateur de zone qui détecte une personne dans une zone dangereuse, l'ouverture d'un verrouillage de porte, ou une fonction de surveillance de sécurité qui constate qu'un couple articulaire, une force de contact, une vitesse, une position ou une orientation d'outil a dépassé sa limite configurée. Les normes de sécurité des robots industriels telles que l'ISO 10218 exigent ce type d'arrêt comme l'une des fonctions de sécurité de base, aux côtés de l'arrêt d'urgence.

La distinction avec l'arrêt d'urgence (emergency stop) est importante. Un arrêt d'urgence est une action manuelle, une personne qui frappe un bouton coup-de-poing rouge, destinée aux situations que personne n'avait prévues. Un arrêt de protection est automatique et fait partie des mesures de protection conçues pour la cellule. Les normes de sécurité des machines définissent aussi des catégories d'arrêt, qui vont de la coupure immédiate de l'alimentation des entraînements à un arrêt commandé avec alimentation maintenue et surveillance de l'immobilisation, en passant par une décélération commandée suivie de la coupure de l'alimentation. La catégorie utilisée par un arrêt de protection est un choix de conception fait lors de l'appréciation des risques ; s'arrêter le long de la trajectoire prévue avec l'alimentation maintenue évite que le bras ne s'affaisse ou ne dérive, tandis que couper l'alimentation donne une garantie plus forte qu'il ne peut pas bouger.

Après un arrêt de protection, le robot a généralement besoin d'une réinitialisation ou d'un acquittement explicite avant de reprendre, et le contrôleur peut exiger que le programme soit redémarré ou que le robot soit dégagé. Sur les bras collaboratifs, les arrêts de protection déclenchés par des limites de force ou de collision font partie du fonctionnement normal et ne sont pas des défauts. Un arrêt de protection diffère d'un filtre de sécurité (safety filter) présenté sur ce site : un filtre de sécurité modifie les commandes en continu pour rester à l'intérieur d'un ensemble sûr, alors qu'un arrêt de protection est une réaction discrète du système de sécurité du robot une fois qu'une limite a déjà été franchie.

Pourquoi c'est important

Les arrêts de protection sont le moyen par lequel une cellule robotisée transforme des événements de capteurs et des dépassements de limites en un arrêt garanti. Les ingénieurs doivent savoir ce qui les déclenche et comment se fait la reprise, car des arrêts imprévus fréquents sont une cause courante d'immobilisation, et régler les limites pour les éviter ne doit jamais affaiblir la protection qu'ils apportent.

Applications principales

Arrêt d'un robot lorsqu'un rideau lumineux, un scrutateur ou un verrouillage de porte se déclenche
Réactions aux collisions et aux limites de force sur les bras collaboratifs
Surveillance de la vitesse et de la distance de séparation lorsque des personnes s'approchent d'une cellule
Application des limites articulaires, d'espace de travail et d'orientation d'outil
Logique de reprise sûre dans les montages de recherche qui poussent les robots près de leurs limites

En pratique

Une équipe de recherche utilise un bras industriel pour jouer au tennis de table contre des personnes. Des frappes rapides amènent parfois une articulation près de sa limite de couple ou de vitesse configurée, et le contrôleur de sécurité déclenche alors un arrêt de protection. Le logiciel de l'équipe surveille l'état du contrôleur ; lorsqu'un arrêt survient en plein échange, il consigne l'événement, marque le point comme nul pour qu'il soit rejoué, attend que l'arrêt soit acquitté et ramène lentement le bras dans une pose d'attente. Avec le temps, l'équipe réduit le nombre d'arrêts en lissant les accélérations commandées près des limites plutôt qu'en relevant les seuils de sécurité.

Idées reçues

Un arrêt de protection est la même chose qu'un arrêt d'urgence — un arrêt d'urgence est déclenché manuellement face à des dangers imprévus, alors qu'un arrêt de protection est déclenché automatiquement par les dispositifs de protection
Un arrêt de protection signifie que le robot est en panne — sur les bras collaboratifs, c'est une réponse attendue au dépassement d'une limite, et il est acquitté après vérification de la cause
Tout arrêt de protection coupe l'alimentation des moteurs — les normes autorisent différentes catégories d'arrêt, et certaines maintiennent l'alimentation tout en surveillant l'immobilisation
Relever les limites est la bonne solution face à des arrêts fréquents — la cause est généralement le mouvement, les réglages de charge utile ou l'agencement de la cellule, qu'il faut corriger sans affaiblir la protection

Qui devrait le savoir

Intégrateurs de cellules robotisées et ingénieurs sécurité
Ingénieurs qui programment des bras collaboratifs et industriels
Chercheurs menant des expériences rapides ou riches en contacts sur des robots réels

Technologies associées

Arrêt d'urgence (Emergency Stop)
Automate de sécurité (Safety PLC)
Rideaux lumineux et scrutateurs laser de sécurité (Light Curtains and Safety Laser Scanners)
Surveillance de la vitesse et de la distance de séparation (Speed and Separation Monitoring)
Arrêt nominal de sécurité contrôlé (Safety-Rated Monitored Stop)

Termes associés

Projets associés

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