Pinch Point

Detto anche: crush point, trapping point
Categoria: Control › Human in the loop
Tag: safety, risk-assessment, collaborative-robots, machine-safety, workcell-design

Un punto in cui una parte del corpo di una persona può restare presa tra due parti di un robot, o tra il robot e un oggetto fisso, mentre lo spazio tra di esse si chiude.

Definizione

Un punto di schiacciamento (pinch point) è qualsiasi punto in cui uno spazio che si chiude può intrappolare una parte del corpo di una persona, il più delle volte le dita o una mano. Su un robot può formarsi tra due dei suoi stessi link, per esempio dove il gomito si ripiega strettamente o dove il polso si avvicina all'avambraccio, tra le dita della pinza, oppure tra il robot e un oggetto fisso come un tavolo, un'attrezzatura di fissaggio, una parete o un nastro trasportatore. La sicurezza del macchinario usa diversi termini correlati: pericoli di schiacciamento o di bloccaggio, in cui una parte del corpo viene compressa; pericoli di cesoiamento, in cui due bordi scorrono l'uno accanto all'altro; e punti di trascinamento, in cui parti rotanti trascinano il materiale verso l'interno. Punto di schiacciamento è il termine di uso comune che copre i casi di intrappolamento.

I punti di schiacciamento sono particolarmente importanti per i robot che lavorano vicino alle persone, perché un contatto che sarebbe innocuo in uno spazio aperto può diventare pericoloso quando la parte del corpo non ha dove andare. Le indicazioni sui robot collaborativi distinguono perciò il contatto transitorio, in cui la persona può ritrarsi, dal contatto quasi statico o di bloccaggio, in cui la persona viene premuta tra il robot e un oggetto, e trattano il bloccaggio in modo più severo. Le norme generali di sicurezza del macchinario specificano spazi minimi che evitano lo schiacciamento di determinate parti del corpo, quindi un approccio progettuale consiste nel mantenere le aperture o abbastanza grandi da non schiacciare, o troppo piccole perché le dita possano entrare.

I punti di schiacciamento dipendono sia dalla progettazione meccanica sia dal movimento. I progettisti li riducono con forme dei link e coperture che impediscono ripiegamenti stretti, escursioni dei giunti limitate e imbottiture. I programmatori li riducono tenendo le traiettorie lontano dalle superfici fisse, evitando pose in cui i link si ripiegano l'uno sull'altro vicino a una persona, rallentando dove gli spazi si chiudono e assicurandosi che un robot fermo possa essere spostato o mosso a mano (backdriven) per liberare una mano intrappolata. I controlli automatici sui programmi del robot possono segnalare pose o percorsi in cui le distanze tra link o tra un link e l'ambiente scendono sotto una soglia.

Perché è importante

I punti di schiacciamento sono tra i pericoli più comuni individuati nelle valutazioni dei rischi delle celle robotiche, e restano un pericolo anche sui bracci collaborativi a forza limitata, perché il bloccaggio può produrre una pressione elevata anche con una forza bassa. Individuarli sia nell'hardware sia nel programma è una competenza di base per chiunque installi robot vicino alle persone.

Applicazioni principali

Valutazione dei rischi di celle robotiche e postazioni di lavoro collaborative
Progettazione meccanica di link, coperture e pinze
Verifica dei programmi e delle traiettorie del robot alla ricerca di pericoli di intrappolamento
Posizionamento di attrezzature di fissaggio e piani di lavoro attorno a un braccio collaborativo
Formazione degli operatori su dove tenere le mani durante il movimento del robot

In pratica

Un tecnico usa un'interfaccia in linguaggio naturale per generare un programma di pick-and-place per un braccio collaborativo su un banco di lavoro. Prima di eseguirlo, uno strumento di verifica percorre passo per passo la traiettoria pianificata in simulazione e calcola la distanza tra l'avambraccio e il braccio, e tra la pinza e la superficie del banco. Trova un tratto in cui il gomito si ripiega bruscamente mentre la pinza passa pochi centimetri sopra il banco, accanto al punto in cui l'operatore appoggia le mani. Lo strumento lo segnala come punto di schiacciamento; il programma viene rivisto per avvicinarsi dall'alto con il gomito più aperto e rallentare nell'avvicinamento finale, e la verifica viene ripetuta prima che il programma sia approvato.

Idee sbagliate comuni

I robot collaborativi a forza limitata non possono causare lesioni da schiacciamento — quando una mano viene bloccata contro una superficie, anche una forza moderata concentrata su un'area piccola può essere dannosa
I punti di schiacciamento esistono solo tra il robot e l'ambiente circostante — i link del robot, i giunti del polso e le dita della pinza possono intrappolare le dita da soli
Un punto di schiacciamento è determinato dall'hardware — lo stesso robot può creare o evitare punti di schiacciamento a seconda di come è programmato e di dove sono posizionate le attrezzature di fissaggio

Chi dovrebbe saperlo

Integratori di celle robotiche e ingegneri della sicurezza
Programmatori di robot e ingegneri applicativi
Progettisti meccanici di bracci, pinze e coperture
Ricercatori che sviluppano strumenti automatici di verifica dei programmi

Tecnologie correlate

Valutazione dei rischi (Risk Assessment)
Verifica delle collisioni (Collision Checking)
Calcolo della distanza minima (Minimum Distance Computation)
Limitazione di potenza e forza (Power and Force Limiting)
Scanner laser di sicurezza (Safety Laser Scanners)

Termini correlati

Progetti correlati

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