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

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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

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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

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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

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Méthode déductive pour l ’analyse et l ’intégration de la sécurité

Exemple de FTA

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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

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Moyens pour la conception de mécanismes de sécurité

Moyens pour la conception de mécanismes de sécuritéMoyens pour la conception de mécanismes de sécurité

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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

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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)

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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

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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)

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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