« On ne ba­dine pas avec la sé­cu­ri­té en ro­bo­tique, même avec les co­bots »

Ren­con­tré sur le sa­lon Smart In­dus­tries qui s’est dé­rou­lé du 6 au 9 dé­cembre 2016 à Ville­pinte, Di­dier No­vat, res­pon­sable des pro­duits de sé­cu­ri­té chez Sick qui pré­sen­tait sur son stand un ro­bot col­la­bo­ra­tif, évoque les dif­fé­rents types d’in­ter­ac­tions ent

Mesures - - Front Page - Pro­pos recueillis par Pas­cal Coutance

Me­sures. Quelle est votre dé­fi­ni­tion de la co­bo­tique? Comment cette dernière s’in­tègre-t-elle dans ce que l’on ap­pelle l’in­dus­trie 4.0 ou l’in­dus­trie du fu­tur? Di­dier No­vat. La col­la­bo­ra­tion hom­me­ro­bot (CHR ou co­bo­tique) dé­crit un scé­na­rio dans le­quel des hu­mains et des ma­chines au­to­ma­ti­sées par­tagent le même es­pace de tra­vail au sein du­quel ils tra­vaillent si­mul­ta­né­ment. Dans le contexte de l’in­dus­trie 4.0, ce mo­dèle de coo­pé­ra­tion pro­met des pro­ces­sus de tra­vail hau­te­ment flexi­bi­li­sés, une dis­po­ni­bi­li­té maxi­male des ins­tal­la­tions, une pro­duc­ti­vi­té op­ti­male et une ex­cel­lente ren­ta­bi­li­té. Ce­pen­dant, il faut une tech­nique de sé­cu­ri­té par­fai­te­ment adap­tée à l’ap­pli­ca­tion pour que la CHR puisse te­nir ses pro­messes L’un des prin­ci­paux ar­gu­ments de l’in­dus­trie 4.0 est la flexi­bi­li­sa­tion des pro­ces­sus de tra­vail. Celle-ci, dans les cas ex­trêmes, va jus­qu’à la fa­bri­ca­tion de pro­duits en sé­ries uni­taires dans les condi­tions de la fa­bri­ca­tion de masse in­dus­trielle – en quelque sorte, des pro­duits uniques fa­bri­qués à la chaîne. Dans cette usine in­tel­li­gente (la « smart fac­to­ry »), où les pro­duits et les pro­ces­sus de pro­duc­tion se fondent dans les tech­niques mo­dernes d’informatique et de com­mu­ni­ca­tion, on em­ploie des ma­chines tou­jours plus in­tel­li­gentes, et donc tou­jours plus au­to­nomes. D’un autre cô­té, la fa­bri­ca­tion in­dus­trielle va éga­le­ment voir l’in­ter­ac­tion hom­me­ma­chine s’ac­croître. En ef­fet, la com­bi­nai­son des ca­pa­ci­tés hu­maines avec celles des ro­bots ouvre la porte à des so­lu­tions de fa­bri­ca­tion qui se dis­tinguent no­tam­ment par des cycles de tra­vail op­ti­mi­sés, une qua­li­té ac­crue et une meilleure ren­ta­bi­li­té. Si­mul­ta­né­ment, les ma­chines au­to­nomes – mais sur­tout celles qui in­ter­agissent avec les hu­mains – ont be­soin de sys­tèmes de sé­cu­ri­té par­fai­te­ment com­pa­tibles avec la flexi­bi­li­sa­tion des pro­ces­sus de pro­duc­tion.

Me­sures. Quels sont les dif­fé­rents stades de l’in­ter­ac­tion entre les ro­bots et l’homme, et comment peut-on les dif­fé­ren­cier? Di­dier No­vat. L’in­ter­ac­tion hom­me­ro­bot est une ques­tion d’es­pace et de temps. L’au­to­ma­ti­sa­tion in­dus­trielle s’in­té­res­sait dé­jà à l’in­ter­ac­tion entre les hu­mains et les ma­chines avant l’avè­ne­ment de l’in­dus­trie 4.0. Jus­qu’à présent, en­vi­ron 90 % des so­lu­tions fonc­tion­naient se­lon deux sché­mas d’in­ter­ac-

tion : la co­exis­tence et la coo­pé­ra­tion. Une si­tua­tion dans la­quelle l’homme et la ma­chine se tiennent en même temps dans des zones voi­sines pour in­ter­agir est ap­pe­lée co­exis­tence. L’exemple ty­pique en est le poste d’in­ser­tion avec pla­teau tour­nant dans une cel­lule ro­bo­ti­sée. L’homme et la ma­chine tra­vaillent en même temps dans des es­paces voi­sins, et le pas­sage entre les deux est sur­veillé, par exemple à l’aide d’une bar­rière im­ma­té­rielle de sé­cu­ri­té. Une in­ter­ac­tion dans la­quelle l’homme et la ma­chine par­tagent un es­pace com­mun, mais y tra­vaillent à des mo­ments dif­fé­rents, cor­res­pond à la dé­fi­ni­tion de la coo­pé­ra­tion. Il s’agit par exemple d’un poste de trans­fert pour un ro­bot de mon­tage. L’ou­vrier dé­pose une pièce pen­dant qu’un sys­tème de pro­tec­tion, par exemple un scru­ta­teur la­ser de sé­cu­ri­té avec ses dif­fé­rents champs de pro- tec­tion si­mul­ta­nés qui dé­tectent la pré­sence de l’opé­ra­teur, as­sure la ré­duc­tion de la vi­tesse du ro­bot, voire un ar­rêt de sé­cu­ri­té contrô­lé. Dans le cadre de l’in­dus­trie 4.0, une troi­sième forme d’in­ter­ac­tion vient prendre une place cen­trale: la col­la­bo­ra­tion entre l’homme et le ro­bot. Les deux se par­tagent alors un es­pace com­mun, dans le­quel ils tra­vaillent si­mul­ta­né­ment. Par exemple, une pla­te­forme mo­bile équi­pée d’un ro­bot sai­sit des pièces sur un convoyeur ou une pa­lette et, après les avoir trans­por­tées jus­qu’au poste de tra­vail, les pré­sente à l’opé­ra­teur. Dans ce genre de scé­na­rio col­la­bo­ra­tif, les so­lu­tions de dé­tec­tion sé­cu­ri­sées uti­li­sées pour la coo­pé­ra­tion ou la co­exis­tence ne suf­fisent plus. Il faut sur­veiller la force, la vi­tesse et la tra­jec­toire des ro­bots en fonc­tion du de­gré de dan­ge­ro­si­té ef­fec­tif, pour les li­mi­ter ou, le cas échéant, les stop­per. C’est la dis­tance entre l’homme et le ro­bot qui de­vient alors un pa­ra­mètre dé­ci­sif pour la sé­cu­ri­té.

Me­sures. Quelles sont les ma­nières d’ap­pré­cier les risques dans les dif­fé­rents sce­na­rii que vous ve­nez de dé­crire? Quelles normes les ré­gis­sen­telles ? Di­dier No­vat. Chaque scé­na­rio de col­la­bo­ra­tion homme-ro­bot est unique. Il faut donc une ap­pré­cia­tion in­di­vi­duelle des risques de la CHR, même si le ro­bot uti­li­sé a été spé­cia­le­ment conçu pour l’in­ter­ac­tion avec les hu­mains: ce qu’on ap­pelle un « co­bot » pré­sente dès sa concep­tion de base une mul­ti­tude de ca­rac­té­ris­tiques si­gni­fi­ca­tives d’une sé­cu­ri­té in­hé­rente. Si­mul­ta­né­ment, l’es­pace col­la­bo­ra­tif doit ré­pondre à des cri­tères es­sen­tiels, par exemple en termes de dis­tances mi­ni­males par rap­port à des zones ac­ces­sibles voi­sines, pré­sen­tant des risques de ci­saille­ment ou d’écra­se­ment. La base nor­ma­tive de la sé­cu­ri­té fonc­tion­nelle dans les ap­pli­ca­tions de CHR com­prend d’une part des normes gé­né­rales – par exemple CEI 61508, CEI 62061 et NF EN ISO 13849-1/-2 –, d’autre part des normes spé­ci­fiques sur la sé­cu­ri­té des ro­bots in­dus­triels (NF EN ISO 102181/-2) et sur le fonc­tion­ne­ment col­la­bo­ra­tif des ro­bots (ISO/TS 15066). Les dé­ve­lop­peurs et les in­té­gra­teurs de sys­tèmes ro­bo­ti­sés doivent non seule­ment vé­ri­fier soi­gneu­se­ment la confor­mi­té aux normes et les fonc­tion­na­li­tés des me­sures de sé­cu­ri­té prises par les construc­teurs de ro­bots lors de leur concep­tion, mais aus­si te­nir compte des

éven­tuels risques et dan­gers ré­si­duels. Pour ce­la, le sys­tème ro­bo­ti­sé, ses dé­pla­ce­ments et son es­pace col­la­bo­ra­tif pré­vu doivent être sou­mis à une éva­lua­tion des risques se­lon la norme NF EN ISO 12100, afin d’en dé­duire les me­sures de sé­cu­ri­té né­ces­saires, par exemple la mise en oeuvre de modes de col­la­bo­ra­tion adap­tés se­lon la norme ISO/TS 15066.

Me­sures. Quels sont les modes de fonc­tion­ne­ment sé­cu­ri­sés des sys­tèmes ro­bo­ti­sés col­la­bo­ra­tifs? Di­dier No­vat. Par rap­port à cette spé­ci­fi­ca­tion tech­nique, on dis­tingue quatre types de fonc­tion­ne­ment col­la­bo­ra­tif. Un « ar­rêt no­mi­nal de sé­cu­ri­té contrô­lé» stoppe le ro­bot pour l’in­ter­ac­tion avec l’opé­ra­teur ; le « gui­dage ma­nuel» ga­ran­tit la sé­cu­ri­té de la CHR en per­met­tant de gui­der le ro­bot à la main à une vi­tesse ré­duite adap­tée. Dans le troi­sième type de col­la­bo­ra­tion, la « li­mi­ta­tion de la puis­sance et de la force», le ni­veau de sé­cu­ri­té né­ces­saire est at­teint en ré­dui­sant la puis­sance, la force et la vi­tesse du ro­bot, par exemple au moyen de fonc­tions de li­mi­ta­tion de la com­mande de sé­cu­ri­té, jus­qu’à une li­mite de charge bio­mé­ca­nique à la­quelle au­cun risque de bles­sure n’est à re­dou­ter. Ce­la s’ef­fec­tue in­dé­pen­dam­ment du fait qu’un con­tact phy­sique entre le ro­bot et l’hu­main soit vo­lon­taire ou non. Quant à la col­la­bo­ra­tion de type « contrôle de la vi­tesse et de la dis­tance de sé­pa­ra­tion », elle est tout à fait dans l’es­prit des scé­na­rii de tra­vail haute flexi­bi­li­té, et donc de l’in­dus­trie 4.0 et des pro­ces­sus de pro­duc­tion de l’usine in­tel­li­gente. Elle re­pose sur la sur­veillance de la vi­tesse et de la tra­jec­toire du ro­bot, avec une adap­ta­tion en fonc­tion de la vi­tesse de tra­vail de l’opé­ra­teur dans l’es­pace col­la­bo­ra­tif pro­té­gé. Les dis­tances de sé­cu­ri­té sont ain­si sur­veillées en per­ma­nence, afin de ra­len­tir le ro­bot, de l’ar­rê­ter ou de mo­di­fier sa tra­jec­toire le cas échéant. Si la dis­tance entre l’opé­ra­teur et la ma­chine re­passe au-des­sus de la dis­tance mi­ni­male, le sys­tème ro­bo­ti­sé peut re­prendre auto- ma­ti­que­ment ses mou­ve­ments avec une vi­tesse et une tra­jec­toire nor­males. La pro­duc­ti­vi­té du ro­bot est ain­si ré­ta­blie sans dé­lai.

Me­sures. Quelles sont les so­lu­tions po­ten­tielles concer­nant la sé­cu­ri­té fonc­tion­nelle pour la CHR? Di­dier No­vat. Par­mi les dif­fé­rents modes de col­la­bo­ra­tion de L’ISO/TS 15066, le contrôle de la vi­tesse et de la dis­tance de sé­pa­ra­tion dans les ap­pli­ca­tions de CHR offre le meilleur po­ten­tiel d’ave­nir. Par rap­port à ces modes, mais aus­si aux scé­na­rii de co­exis­tence et de coo­pé­ra­tion en­core lar­ge­ment do­mi­nants, il est évident que les so­lu­tions de cap­teurs et de com­mandes de sé­cu­ri­té vont être confron­tées à de nou­veaux dé­fis pour per­mettre une CHR sans en­traves. En outre, les exi­gences de sé­cu­ri­té de l’es­pace de tra­vail com­mun aug­mentent d’au­tant plus que les si­tua­tions de tra­vail de­viennent de plus en plus col­la­bo­ra­tives. Sick, en tant que fa­bri­cant de cap­teurs, com­mandes et so­lu­tions sys­tème pour la sé­cu­ri­té fonc­tion­nelle, et pres­ta­taire de ser­vices com­plets en ma­tière de sé­cu­ri­té –de­puis l’ap­pré­cia­tion des risques jus­qu’à la mise en oeuvre d’une so­lu­tion en pas­sant par la dé­fi­ni­tion du sys­tème de sé­cu­ri­té–, pos­sède une ex­pé­rience glo­bale dans la concep­tion d’ap­pli­ca­tions ro­bo­tiques sûres. S’y ajoute un por­te­feuille de cap­teurs et de com­mandes qui pro­gresse de­puis des dé­cen­nies au fil des exi­gences de sé­cu­ri­té des ap­pli­ca­tions ro­bo­ti­sées. Les so­lu­tions de sé­cu­ri­té tou­jours plus in­tel­li­gentes re­po­sant sur des tech­no­lo­gies di­verses ouvrent sans cesse la voie à de nou­velles ap­pli­ca­tions de CHR, parce qu’elles sont en me­sure de ré­pondre à des exi­gences tou­jours plus éle­vées. Ac­tuel­le­ment, la CHR ne re­pré­sente qu’un faible pour­cen­tage des ap­pli­ca­tions in­té­grant des in­ter­ac­tions homme-ma­chine. Des so­lu­tions in­no­vantes pour la sé­cu­ri­té fonc­tion­nelle des ap­pli­ca­tions ro­bo­ti­sées, telles que Sick en dé­ve­loppe et réa­lise, peuvent contri­buer à faire aug­men­ter no­ta­ble­ment cette pro­por­tion dans un ave­nir proche.

Dans le contexte de l’in­dus­trie 4.0, la co­bo­tique pro­met des pro­ces­sus de tra­vail hau­te­ment flexi­bi­li­sés, une dis­po­ni­bi­li­té maxi­male des ins­tal­la­tions, une pro­duc­ti­vi­té op­ti­male et une ex­cel­lente ren­ta­bi­li­té.

Il existe dif­fé­rents types d’in­ter­ac­tions entre l’homme et le ro­bot : la co­exis­tence (sché­ma du haut), la coo­pé­ra­tion (sché­ma de droite) et la col­la­bo­ra­tion (sché­ma du bas). Dans ce der­nier cas, l’homme et le ro­bot se par­tagent un es­pace com­mun dans le­quel ils tra­vaillent si­mul­ta­né­ment.

Lors de Smart In­dus­tries 2016, Sick a pré­sen­té un ro­bot col­la­bo­ra­tif et les so­lu­tions de sé­cu­ri­té as­so­ciées.

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