Los retos de la seguridad en la concurrencia entre personas y vehículos autónomos

La seguridad en la operativa de los vehículos guiados automatizados (AGV) y de los robots móviles autónomos (AMR) en el entorno industrial tiene una importancia creciente, pues los beneficios que aporta esta tecnología está propiciando su expansión y, por tanto, cada vez son más los vehículos que trabajan en el mismo espacio ocupado por personas.

Además, las prestaciones de estas máquinas y su capacidad para desarrollar tareas más complejas también aumentan, de modo que el riesgo potencial de que se produzcan interferencias y, por tanto, accidentes coloca a la seguridad en el escalón principal de las prioridades. El reto de la concurrencia segura entre personas y carretillas de manutención sin conductor, etiqueta en la que la norma ISO 3691-4 engloba a los vehículos automáticos que intervienen en el entorno industrial, gana en complejidad.

La trascendencia de esta materia y la velocidad a la que evoluciona la tecnología ha llevado a los principales organismos internacionales a actualizar, por un lado, los estándares en la industria, como es el caso de la ISO 3691-4, y, por otro, la legislación específica, que en Europa está marcada por la Directiva de Máquinas 2006/42/CE, y en un futuro próximo por el nuevo Reglamento, que actualizará muchos de los requisitos a considerar en este tipo de aplicaciones.

Tal y como se deriva del marco legal, cada fabricante es responsable de implementar las medidas preventivas que permitan al vehículo desenvolverse sin poner en riesgo a las personas u otros elementos del espacio donde van a operar. Es decir, es el AGV o el AMR el encargado de garantizar la no colisión y/o evitar otros tipos de accidentes, gracias a la tecnología de seguridad embarcada en el propio equipo. Ahora bien, la complejidad de las instalaciones donde el número de robots va en aumento, y su interacción con diferentes máquinas es cada vez mayor, hace que el enfoque en cuanto a la parte de la seguridad tienda a ser cada vez más global y, por tanto, haya que considerar una visión completa del sistema para implantar las soluciones más adecuadas.

Por otro lado, este tipo de sistemas se apoya cada vez más en herramientas como la inteligencia artificial aplicada a los sistemas de localización (SLAM), planificación de movimientos (Path-Planning) y a los sistemas de gestión de flotas o Fleet Management System (FMS). Se trata de aplicaciones en continuo desarrollo, que permiten, entre otras prestaciones, conocer la posición en tiempo real de cada robot, para así optimizar los procesos. La información que proporcionan estas herramientas, junto con el funcionamiento de los sistemas de seguridad —es el caso de las dimensiones de los campos de los dispositivos de protección—, resultan especialmente relevantes para la gestión óptima de los robots móviles en planta.

La operativa segura de un AGV o AMR comienza por conocer la intención de uso: ¿va a circular por una superficie plana sin obstáculos? ¿Lo hará por zonas estrechas o desestructuradas? ¿Necesitamos que se mueva en pendiente? ¿Va a tener que transportar cargas pesadas? ¿Su funcionamiento podría bloquear alguna salida de emergencia o boca de incendio? Por tanto, es imprescindible identificar previamente los riesgos y definir las medidas para reducirlos.

La norma ISO 3691-4 es el estándar a tomar en cuenta antes de poner en marcha un proyecto de implementación de vehículos autónomos, ya que recoge todos los elementos a considerar para el diseño del propio vehículo y de la instalación, así como las medidas de seguridad que se deben incorporar.

La seguridad del sistema empieza, pues, por su diseño, continúa con la implementación de las medidas técnicas necesarias y, no hay que olvidarlo, finaliza con la facilitación de la información de funcionamiento detallada al usuario.

Cuantas más situaciones de riesgo y con mayor grado de detalle podamos contemplar para adaptar los campos de detección del vehículo a la situación real, mayor será la optimización del sistema, cosa que repercutirá en más productividad. La relación entre ambas variables es muy lógica, pues un mapeado minucioso del entorno físico, en combinación con soluciones de seguridad más flexibles, va a permitir, por ejemplo, aprovechar al máximo el espacio disponible para la operativa de los AGV o AMR y que puedan desplazarse a más velocidad.

Como expertos en el desarrollo de soluciones para la concurrencia segura de personas y vehículos de guiado automático, en Pilz hemos desarrollado un método con nueve pasos para su implantación. Los principales aspectos a considerar son:

1. ¿En qué entorno legal estamos trabajando? ¿Qué directivas y estándares son aplicables? (Directiva de Máquinas, ISO 12100, ISO 3691-4)

2. Requisitos de seguridad. ¿Qué peligros existen en nuestra aplicación? ¿Qué métodos para reducir los riesgos debemos seguir?

3. ¿Qué Funciones de Seguridad es necesario aplicar? ¿Se están teniendo en cuenta los requisitos relativos a seguridad funcional tanto del vehículo, como de su interacción con otras máquinas?

4. Verificación del sistema. Es necesario comprobar la correcta implantación y funcionamiento de las medidas de seguridad, sistemas de detección, tiempos de parada, la estabilidad y otros elementos críticos del sistema.

5. Información de usuario. Incluye el manual de instrucciones, pero también las medidas adicionales de seguridad, como señales luminosas y sonoras que advierten a las personas cuando el AGV se aproxima.

6. Características del espacio de integración. El sistema de AGVs ha de integrarse en un entorno ya existente que hay que conocer.

7. Evaluación del área de aplicación. Hay que tener en cuenta el lugar de instalación y los factores específicos de las tareas que se llevan a cabo. Por ejemplo, ¿hay transferencia de cargas?

8. Otros elementos a considerar. ¿Va a haber equipamiento adicional de máquina? Elevadores, estaciones de giro, cierres...

9. Formación del personal. Hay que entrenar a las personas que van a operar con los AGVs y que se van a encontrar en la misma zona de trabajo. Las que deban permanecer o desplazarse en las áreas donde operen los vehículos deben conocer los riesgos que comportan y cómo actuar para evitarlos.

Uno de los campos cuyo desarrollo permitirá mejorar la seguridad en la concurrencia entre personas y vehículos autónomos es la sensórica segura. Por lo general, los dispositivos acoplados a estas máquinas para guiarlas y evitar colisiones trabajan en un plano de dos dimensiones.

Lo que queda fuera del rango de detección y por encima de una altura determinada no es tenido en cuenta, o no suele formar parte del sistema de seguridad. Disponer de sensores seguros con capacidad de detección 3D, como es el caso del PSEN radar de Pilz, supondrá un avance relevante en muchas de estas aplicaciones.

Otro desafío importante es la convivencia de máquinas estáticas y AGVs, cada una con sus respectivas medidas de seguridad. No basta con garantizar la seguridad de cada máquina por separado, sino que hay que tener en cuenta las posibles interacciones entre ellas y, por tanto, determinar cuándo es necesario sincronizar sus elementos de seguridad. En el caso de que haya que hacerlo, hay que tener en cuenta, además, que nos encontraremos ante un Conjunto de máquinas, con las implicaciones correspondientes para obtener el Marcado CE.

La Directiva de Máquinas utiliza engloba en esta nomenclatura a las máquinas individuales que, para alcanzar un mismo resultado, están dispuestas y accionadas para funcionar como una sola máquina. Los componentes de la instalación están dispuestos de forma que pueden considerarse una unidad, funcionan como conjunto, se accionan como conjunto, funcionan como tal y forman una unidad técnicamente segura.

Así, las recomendaciones básicas para el uso seguro de un AGV o de un sistema de AGVs son:

1. Familiarizarse con los detalles y límites de la tecnología del sistema de AGVs.

2. Preparar el entorno donde se va a instalar con tiempo suficiente y llevar a cabo una evaluación de riesgos.

3. Definir clasificaciones de zonas de riesgo apropiadas y medidas adicionales de seguridad.

4. Tomar en cuenta los peligros de interactuar con las interfaces de la infraestructura existente.

5. Realizar entrenamientos regulares, procesos de auditoría, inspecciones y el mantenimiento necesario.

Autor: PILZ España