segurança para robótica

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Segurança para Robótica
Acidentes
Níveis de segurança
Nível de integridade de segurança
Normas
Dispositivos de segurança
Projeto de segurança
Acidentes
Podemos observar que é a presença de robôs no ambiente de trabalho se torna cada vez mais comum. A utilização deles tem o potencial de:
Aumentar a produtividade;
Redução de custos de produção em geral;
Aumentar a qualidade.
Sabendo das vantagens é preciso conscientizar sobre os risco de ambientes robotizados. Sempre que houver o compartilhamento de um ambiente de trabalho entre robôs e pessoas, não há dúvidas de que a segurança é a maior prioridade.
Acidentes
Tipos de acidentes:
Manuseio incorreto;
Aproximação sem interrupções do sistema;
Paralisação incorreta da máquina;
Desconhecimento da condição segura de paralisação;
 Ruído externo acarreta movimento acidental do robô;
Defeito no dispositivo de segurança;
Acidentes imprevistos.
Acidentes - Manuseio incorreto 
Uma pessoa que estava em treinamento, querendo aproveitar o período do intervalo de descanso para treinamento prático junto ao robô, entra na área de ação do robô de solda.
Quando o operador responsável retorna ao local, aciona o botão de operação sem perceber a presença dessa pessoa na área de ação, prensando o treinando.
Acidentes - Aproximação sem interrupções do sistema
Um manipulador que movimenta itens que estão dispostos em uma esteira transportadora, deixa cair uma peça. Ao perceber isso, o operador tenta retirar a peça entrando na área de ação do robô sem antes paralisá-lo. O operador acaba prensado entre o transportador e o manipulador.
Acidentes - Paralisação incorreta da máquina
Para inspecionar o processo o operador paralisa a linha automática de produção no modo bloqueio.
Depois de constatar que todas as máquinas no seu campo de visão estão paradas, o operador entra na área de produção quando é atingido por um robô de carregamento aéreo.
Acidentes - Paralisação incorreta da máquina
Há uma diferença importante entre a parada tipo
bloqueio e a parada de emergência. 
A parada de emergência é comandada pelo operador e causa uma paralisação imediata de todo o processo. Por sua vez, o comando de parada tipo bloqueio executa a parada das máquinas envolvidas num tempo apropriado para cada uma delas. 
Acidentes - Desconhecimento da condição segura de paralisação
Devido a uma falha no processo, o operador percebe que todas as máquinas ficaram paralisadas e sobe na correia transportadora para remover a peça defeituosa com as duas mãos. Quando a peça é removida, a chave de limite de carga (limit switch) do robô acoplada à correia transportadora é acionada e o operador fica comprimido pelas costas entre o braço do robô e a correia transportadora.
Acidentes - Ruído externo acarreta movimento acidental do robô
Enquanto o operador executa um processo de instrução (programação) de um robô em baixa velocidade, utilizando um teaching box (painel de instrução) um ruído externo interfere no controlador. Isso faz o operador mover manipulador em alta velocidade, provocando acidente.
Acidentes - Defeito no dispositivo de segurança
Durante a limpeza diária, o operador abre a porta e entra na área cercada do robô que devido a uma falha na chave de segurança não é paralisado o que causa o acidente. 
Geralmente se instala uma chave de segurança ligada a abertura da porta num modo interlock, de modo que o robô sempre seja paralisado assim que a porta for aberta. A implementação deve ser de tal modo que a paralisação do robô seja garantida mesmo em casos de falha na chave de segurança.
Acidentes - Acidentes imprevistos
Durante a paralisação dos robôs industriais, operadores entram na área de ação dos robôs e sofrem acidentes provocados pelo movimento do manipulador, ocasionados por alguma razão imprevista.
Acidentes com robôs industriais devido a fatores imprevistos são os mais frequentes. Num estudo de 300 acidentes envolvendo robôs, constatou-se que, entre os acidentes imprevistos, 38,1% foram causados pelo homem e 61,9% pelos os robôs. Assim, apesar da automação e simplificação propiciadas pelos robôs, verificou-se a alta probabilidade de ocorrência de acidentes em que o operador não consegue evitar imprevistos.
Níveis de segurança
Nível 1. Detecção de penetração no perímetro de segurança;
Nível 2. Detecção de intruso dentro da célula de trabalho;
Nível 3. Detecção de intruso dentro do volume de trabalho do robô.
Níveis de segurança 1
Detecção de penetração no perímetro de segurança: Os sistemas do primeiro nível são utilizados para acusar que o perímetro de segurança da célula de trabalho foi violado sem considerar a localização do indivíduo.
Níveis de segurança 1
Detecção de intruso dentro da célula de trabalho: Os sistemas do segundo nível são projetados para detectar a presença de indivíduos entre a célula de trabalho e o limite do volume de trabalho do robô. A exata definição desta região dependerá do leiaute da célula e da estratégia utilizada para garantir a segurança do indivíduo.
Níveis de segurança 1
Detecção de intruso dentro do volume de trabalho do robô. Os sistemas do terceiro nível detectam a presença do indivíduo dentro do volume de trabalho do robô. Estes sistemas de sensores têm a finalidade de detectar a presença do trabalhador que possa estar muito próximo ao robô durante a sua operação (Ex. Os processos de programação do robô). Esse sistema do terceiro nível necessita ter a capacidade de detectar uma iminente colisão entre o robô e o trabalhador e executar uma estratégia para evitar a colisão.
Nível de integridade de segurança
O nível de integridade de segurança (ou Safety Integrity Level – SIL – tradução livre) é definido como a medida da segurança de componentes/sistemas, tendo em vista aquilo que os usuários finais podem esperar de um dispositivo/sistema na sua função de segurança quando solicitada e, na ocorrência de uma falha, que esta seja de maneira segura.
PFD (probability of dangerous failure on demand – Probabilidade de falha perigosa sob demanda)
Normas
NR-10: Para isso é preciso executar todos os passos do procedimento para desenergização das instalações elétricas.
NR-12: tem como objetivo garantir que máquinas e equipamentos sejam seguros para o uso do
trabalhador 
NR-35: A Norma Regulamentadora NR 35 trata dos requisitos mínimos para segurança de trabalhos em altura de qualquer natureza. 
ISO 10218: Robôs de manipulação industrial.
NBR 14153: Segurança de máquinas – Princípios gerais de projetos.
 IEC 61508: é um padrão globalmente aceito e utilizado na implementação de sistemas de segurança.
ABNT NBR ISO 10218: Especifica os requisitos e orientações para um projeto seguro com robótica.
ISO/TS 15066: padrões de qualidade e requisitos mínimos para a operação da robótica colaborativa nos mais diversos ambientes de trabalho.
Dispositivos de segurança
Barreiras Físicas
Cortinas de Luz
Tapetes de Segurança
Scanner de Área (Laser Scanner)
Chaves de parada de emergência
Chaves de intertravamento
CLP de Segurança
Dispositivos de segurança - Barreiras Físicas
As barreiras visam estabelecer um obstáculo físico entre o operador do robô e a área de risco. Dependendo da posição e da finalidade esta barreira pode ser fixa, por exemplo, utilizando grades, ou móvel, tal como uma porta.
Dispositivos de segurança - Cortinas de Luz
São equipamentos optoeletrônicos com unidades transmissoras e receptoras, formando uma cortina de luz infravermelha, capazes de supervisionar a área compreendida pela distância entre essas unidades. Se a área entre as unidades for invadida, as saídas de sinal comutarão informando ao controlador a presença de uma pessoa ou objeto. Cortinas são ideais para aplicações nas quais é necessário acesso fácil e frequente a um ponto de perigo de operação.
Dispositivos de segurança - Tapetes de Segurança
Consistem de duas placas de aço de correntes distintas, separadas por tiras isolantes e atuadas por pressão. Quando o tapete é pisado, uma pressão é exercida sobre a superfície do tapete, reduzindoà zero a resistência entre as placas de aço, produzindo assim um sinal que será enviado ao controlador. 
Tapetes de segurança combinados com um controlador aumentam a produtividade por proporcionar um acesso seguro, com menor tempo de parada por não ser necessário configurar ou remover barreiras mecânicas durante operação ou manutenção.
Dispositivos de segurança - Scanner de Área (Laser Scanner)
São dispositivos optoeletrônicos para proteção de pessoas ou equipamentos, detectando objetos dentro do seu campo de detecção. A operação é baseada no principio de reflexão de luz, emitindo pulsos de laser infravermelho em uma área de até 190 graus, recebendo a luz refletida pelos objetos presentes dentro do campo detector e processando o sinal da luz refletida para determinar posição e distância do objeto. Quando um objeto é detectado, os scanners enviam um sinal de parada para a máquina protegida.
Dispositivos de segurança - Chaves de parada de emergência
As máquinas devem ser equipadas com um ou mais dispositivos de parada de emergência, por meio dos quais possam ser evitadas situações de perigo latentes e existentes. Estes devem estar localizados em locais de fácil acesso e visualização e mantidos permanentemente
desobstruídos. 
Dispositivos de segurança - Chaves de intertravamento
Existem basicamente dois tipos de chaves, mecânicas e magnéticas. 
As chaves de intertravamento de segurança devem possuir contatos de abertura-positiva, que são acionados quando uma barreira móvel é aberta. Com o sistema de abertura positiva, mesmo que ocorra uma falha interna da chave, por exemplo colagem de contato, a abertura do contato NF e o desligamento do circuito conectado à chave será garantido. Desejavelmente também as chaves devem ser dotadas de acionadores codificados para evitar que o sistema seja burlado.
Dispositivos de segurança - CLP de Segurança
Há diferenças fundamentais entre CLPs de segurança e CLPs convencionais, basicamente em termos de redundância interna, auto monitoramento e certificação.
Arquitetura de CLPs de Segurança - Redundância de Hardware 
Arquitetura de CLPs de Segurança – Auto teste de entradas 
Arquitetura de CLPs de Segurança – Redundância de Processamento 
Projeto de segurança
Para projetar e detalhar um sistema de segurança para uma célula robotizada devemos considerar as seguintes etapas sequenciais:
Inicialmente determinar os tipos e as dimensões das barreiras físicas necessárias;
Após, determinação dos sensores utilizados, aplicando em todas as barreiras de proteção moveis e em locais de acesso restrito.
Considerar a compatibilidade entre os sensores de segurança e o sistema da máquina;
Escolha final dos equipamentos de segurança utilizados e integração ao sistema da máquina.