Pinch Point

Também chamado: crush point, trapping point
Categoria: Control › Human in the loop
Tags: safety, risk-assessment, collaborative-robots, machine-safety, workcell-design

Um local em que uma parte do corpo de uma pessoa pode ficar presa entre duas partes de um robô, ou entre o robô e um objeto fixo, à medida que a abertura entre eles se fecha.

Definição

Um ponto de esmagamento (pinch point) é qualquer local em que uma abertura que se fecha pode prender uma parte do corpo de uma pessoa, na maioria das vezes os dedos ou uma mão. Em um robô, ele pode se formar entre dois de seus próprios elos, por exemplo onde o cotovelo se dobra muito ou onde o punho se aproxima do antebraço, entre os dedos da garra, ou entre o robô e um objeto fixo, como uma mesa, um dispositivo de fixação, uma parede ou uma esteira transportadora. A segurança de máquinas usa vários termos relacionados: perigos de esmagamento ou aprisionamento, em que uma parte do corpo é comprimida; perigos de cisalhamento, em que duas arestas deslizam uma pela outra; e pontos de arraste, em que peças rotativas puxam material para dentro. Ponto de esmagamento é o termo do dia a dia que cobre os casos de aprisionamento.

Os pontos de esmagamento são especialmente importantes para robôs que trabalham perto de pessoas, porque um contato que seria inofensivo em espaço aberto pode se tornar perigoso quando a parte do corpo não tem para onde ir. Por isso, as orientações sobre robôs colaborativos distinguem o contato transitório, em que a pessoa pode recuar, do contato quase estático ou de aprisionamento, em que a pessoa é pressionada entre o robô e um objeto, e tratam o aprisionamento com mais rigor. As normas gerais de segurança de máquinas especificam distâncias mínimas que evitam o esmagamento de partes específicas do corpo, então uma abordagem de projeto é manter as aberturas ou grandes o suficiente para não esmagar, ou pequenas demais para os dedos entrarem.

Os pontos de esmagamento dependem tanto do projeto mecânico quanto do movimento. Os projetistas os reduzem com formatos de elos e coberturas que impedem dobras fechadas, faixas de junta limitadas e acolchoamento. Os programadores os reduzem mantendo as trajetórias longe de superfícies fixas, evitando poses em que os elos se dobram uns sobre os outros perto de uma pessoa, reduzindo a velocidade onde as aberturas se fecham e garantindo que um robô parado possa ser movido ou retroacionado (backdriven) para liberar uma mão presa. Verificações automáticas de programas de robô podem sinalizar poses ou trajetórias em que as distâncias entre elos ou entre um elo e o ambiente ficam abaixo de um limiar.

Por que importa

Os pontos de esmagamento estão entre os perigos mais comuns identificados em avaliações de riscos de células robóticas, e continuam sendo um perigo em braços colaborativos com limitação de força, porque o aprisionamento pode produzir alta pressão mesmo com pouca força. Identificá-los tanto no hardware quanto no programa é uma habilidade básica para quem implanta robôs perto de pessoas.

Principais aplicações

Avaliação de riscos de células robóticas e estações de trabalho colaborativas
Projeto mecânico de elos, coberturas e garras
Verificação de programas e trajetórias de robô em busca de perigos de aprisionamento
Posicionamento de dispositivos de fixação e superfícies de trabalho ao redor de um braço colaborativo
Treinamento de operadores sobre onde manter as mãos durante o movimento do robô

Na prática

Um técnico usa uma interface em linguagem natural para gerar um programa de pick-and-place para um braço colaborativo sobre uma bancada. Antes de executá-lo, uma ferramenta de verificação percorre passo a passo a trajetória planejada em simulação e calcula a distância entre o antebraço e o braço, e entre a garra e a superfície da bancada. Ela encontra um trecho em que o cotovelo se dobra bruscamente enquanto a garra passa a poucos centímetros acima da bancada, ao lado de onde as mãos do operador ficam apoiadas. A ferramenta o sinaliza como ponto de esmagamento; o programa é revisado para se aproximar por cima com o cotovelo mais aberto e desacelerar na aproximação final, e a verificação é executada de novo antes de o programa ser aprovado.

Equívocos comuns

Os robôs colaborativos com limitação de força não podem causar lesões por esmagamento — quando uma mão é prensada contra uma superfície, até uma força moderada concentrada em uma área pequena pode causar dano
Pontos de esmagamento só existem entre o robô e o ambiente ao redor — os elos do robô, as juntas do punho e os dedos da garra podem prender dedos por si sós
Um ponto de esmagamento é definido pelo hardware — o mesmo robô pode criar ou evitar pontos de esmagamento dependendo de como é programado e de onde os dispositivos de fixação são colocados

Quem deve saber

Integradores de células robóticas e engenheiros de segurança
Programadores de robôs e engenheiros de aplicação
Projetistas mecânicos de braços, garras e coberturas
Pesquisadores que desenvolvem ferramentas automáticas de verificação de programas

Tecnologias relacionadas

Avaliação de riscos (Risk Assessment)
Verificação de colisões (Collision Checking)
Cálculo de distância mínima (Minimum Distance Computation)
Limitação de potência e força (Power and Force Limiting)
Scanners a laser de segurança (Safety Laser Scanners)

Termos relacionados

Projetos relacionados

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