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Diapositive 1
Jérémie GuiochetBertrand TonduClaude Baron
Méthodes pour l ’amélioration de Méthodes pour l ’amélioration de la sécurité des robots manipulateursla sécurité des robots manipulateurs
Présentation
SEE - SIC 30 Novembre 2000
Diapositive 2
Introduction
Méthode déductive pour l ’analyse et l ’intégration de la sécurité
Énumération et évaluation des dangers
Synthèse et analyse : méthodes analytiques
Évaluation du niveau de sécurité du système
Moyens pour la conception de mécanismes de sécurité
Conception matérielle
Conception logicielle
Le couple sécurité/fiabilité
Application à la mise en sécurité d ’un robot anthropomorphe
Quelques chiffres (Rapport ONU-CEE, Karlsson, 1999):700 000 robots industriels
5 000 robots de service
1 robot pour 4 ouvriers au JaponSécuritéSécurité : prévention de dégâts sur les opérateurs humains,le robot lui même, les éléments avec lesquels le robot interagit
Diapositive 3
Méthode déductive pour l ’analyse et l ’intégration de la sécurité
Méthode déductive pour l ’analyse et l ’intégration de la sécuritéMéthode déductive pour l ’analyse et l ’intégration de la sécurité
Diapositive 4
Méthode déductive pour l ’analyse et l ’intégration de la sécurité
Énumération et évaluation des dangers
Énumération des dangers : on énumère les scénarios menant à des accidentsClassement des dangers (ordre de priorité, gravité, occurrence)
Utilisation de l ’expérience : Organismes internationaux En France : INRS, CRAM …
Simulations (Étude des Facteurs Humains ) :Vitesse limitée à 25 cm/s (Norme ANSI/RIA)Pauses et déplacements dans l ’axe de vision à signalerBoutons d ’arrêt d ’urgence bien localisésIllumination (Contraste parties mobiles/parties fixes)Forces de contact tolérable à 50N / 0.15cm² (Toyota Technological Inst., Japon, 1996)Comportement humain (lecture des manuels, consignes…)
premières conclusions de conception
Diapositive 5
Synthèse et Analyse : méthodes analytiquesSynthèse et Analyse : méthodes analytiques
Méthode déductive pour l ’analyse et l ’intégration de la sécurité
Comprendre comment les fautes mènent à des accidentsEstimer les probabilités Annuler ou réduire les effets
En Robotique : 2 méthodes surtout utilisées pour la sécurité
(Dhillion et Fashandi, 1996)
FMEA
FTA
Utilisation de tableaux : modes de défaillance, les causes, les effets, les moyens de détection
Complément de la FMEA : représenter les différents scénarios de défaillance.Arbres construits à l ’aide d ’opérateurs logiques (ET,OU,…), combinent les défaillances et leurs interactions logiques
Diapositive 6
Méthode déductive pour l ’analyse et l ’intégration de la sécurité
Exemple de FTA
Diapositive 7
Méthode déductive pour l ’analyse et l ’intégration de la sécurité
Évaluation du niveau de sécurité du système
Introduction des mesures de correction pour réduire les dangersÉvaluation en fonction du coût, de la maintenabilité, de la productivité, de l ’attitude des opérateursÉtapes précédentes répétées jusqu’à ce que le système atteigne un niveau de sécurité suffisant
Représentation du niveau de risque en fonction du coût pour la Robotique Industrielle, tiré de Ward & Went, 1995
Diapositive 8
Moyens pour la conception de mécanismes de sécurité
Moyens pour la conception de mécanismes de sécuritéMoyens pour la conception de mécanismes de sécurité
Diapositive 9
Moyens pour la conception de mécanismes de sécurité
Conception matérielleConception matérielle
Conception mécanique - Stérilisation- Protection (tuyaux cloisonnés)- Enveloppe visco-élastique (Waseda University, Japon, 1997)- Redondance des axes- Limitation des déplacements
Diapositive 10
Moyens pour la conception de mécanismes de sécurité
Conception matérielleConception matérielle
Sécurité autour des actionneurs - Précision des mouvements articulaires- Arrêt d ’urgence- Freins électromagnétiques- Réducteurs de couple- Compliance passive
Sécurité par la redondance - Structurelle ou fonctionnelle
Détection - Présence humaine (capteurs infrarouges, lasers, capteurs ultrasoniques, champs électromagnétiques - badges, antennes -, systèmes de vision …)- contacts (capteurs de force, « peaux sensibles »)- déplacements inattendus (capteurs d ’accélération)
Diapositive 11
Moyens pour la conception de mécanismes de sécurité
Conception logicielleConception logicielle
Limitations- Vitesse- Volume de travail en fonction de la tâche- Bridage des couples moteurs
Surveillance du sytème- watchdog- systèmes experts- détection de données erronées (filtres)
Interface graphique - informations états de panne et infos commandes
Procédures de mise sous tensionChoix de systèmes d ’exploitation fiablesMéthodes de développement
Diapositive 12
Le couple sécurité / fiabilitéLe couple sécurité / fiabilité
Fiabilité / sécurité
Diapositive 13
Démarche du projet 7 axes - SYD/SFS
Application à la mise en sécurité d ’un Application à la mise en sécurité d ’un robot anthropomorphe actionné par desrobot anthropomorphe actionné par des
muscles artificielsmuscles artificiels
Diapositive 14
Démarche du projet 7 axes - SYD/SFS
Robot anthropomorphe 7 axes actionné par des muscles artificielsUtilisation du noyau temps réel VxWorksSpécification/Conception en UML (Unified Language Modeling)Implantation en C++Utilisation de méthodes d ’analyses (FTA et FMEA)
Diapositive 15
Gestion mémoire Gestion des InterruptionsGestion des Tâches(Sémaphores, file de message, timer …)
Robot
Développeur Opérateur
Boîtierélectronique
Réseau TCP/IP
Tornado VxWorks
Plate-forme expérimentalePlate-forme expérimentale
Démarche du projet 7 axes - SYD/SFS
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