Beaucoup d'ateliers abordent la sécurité d'une cellule robotisée comme une question de grillage. On entoure la machine, on met un portillon à clé, et le sujet paraît clos. Cette approche fonctionne pour une cellule fermée classique, où personne n'entre pendant le fonctionnement. Elle devient insuffisante dès que l'opérateur partage l'espace avec le robot, et c'est précisément ce que les applications actuelles cherchent à faire.
Trois espaces à définir avant tout
La mise en œuvre d'une cellule robotique suppose de nommer précisément trois volumes, et la confusion entre eux explique une bonne partie des non-conformités constatées.
L'espace maximal d'évolution est celui que le système robot peut physiquement atteindre, préhenseur et pièce compris. Il est plus grand que ce que l'on imagine en regardant le robot travailler, parce qu'un mouvement de repli, une erreur de programme ou une reprise manuelle peuvent l'amener en butée.
L'espace partagé, aussi appelé espace de travail collaboratif, est la zone où l'opérateur et le robot peuvent se trouver simultanément. Son existence conditionne tout le reste : sans espace partagé, on reste sur une logique de protection périmétrique.
L'espace contrôlé correspond à la protection périmétrique elle-même. Il délimite ce à quoi l'accès est régulé.
Quatre principes techniques, à combiner
La série NF EN ISO 10218, dans ses parties 1 et 2, indique quatre principes techniques que l' INRS présente comme combinables entre eux et à choisir selon la situation.
L'arrêt nominal de sécurité contrôlé maintient le robot immobile, sous surveillance, tant que l'opérateur est présent dans la zone. L'énergie reste disponible, ce qui permet une reprise immédiate, mais tout mouvement non commandé déclenche un arrêt.
Le guidage manuel permet à l'opérateur de déplacer directement le bras, généralement au moyen d'un dispositif de validation. C'est le principe qui fonde les applications d'apprentissage de trajectoire et d'assistance au port de charge.
Le contrôle de la vitesse et de la distance de séparation fait varier la vitesse du robot en fonction de la position de l'opérateur, détectée par un scrutateur ou un système de vision. Plus l'opérateur approche, plus le robot ralentit, jusqu'à l'arrêt.
La limitation de la puissance et de la force borne l'énergie que le robot peut transmettre en cas de contact. C'est le principe le plus associé aux cobots dans le discours commercial, et le plus mal compris : il ne rend pas la cellule sûre à lui seul.
Le robot n'est pas l'application
C'est le point qui fait basculer beaucoup de projets. Un robot conçu pour une application collaborative intègre des fonctions de sécurité, mais le procédé, l'outil et la pièce génèrent des risques que la conception du robot ne pouvait pas anticiper.
Une lame, une pointe, une pièce chaude ou un produit chimique transportés par un bras à puissance limitée restent une lame, une pointe, une pièce chaude ou un produit chimique. La sécurité se construit à la conception de l'application, pas à l'achat du bras.
Cette logique explique aussi pourquoi la question posée dans les ateliers, savoir si tel modèle de cobot est sûr, n'a pas de réponse en soi. C'est l'application qui est collaborative ou non, pas le robot.
Les risques que l'on oublie de lister
L'identification des risques s'appuie sur la norme NF EN ISO 12100. Dans une cellule collaborative, la proximité de l'opérateur impose d'élargir la liste habituelle.
Aux risques d'impact physique, écrasement, cisaillement, coupure, choc, perforation, friction, s'ajoutent des risques spécifiques liés au procédé : contact avec des éléments chauds ou froids, température excessive, produits chimiques, rayonnements.
Deux familles sont régulièrement absentes des analyses. Les troubles musculosquelettiques d'abord, qui peuvent naître des contraintes physiques de l'interaction, notamment lors du guidage manuel avec des éléments vibrants. Les risques psychosociaux ensuite : dépendance de l'opérateur au rythme du robot, monotonie des activités de surveillance, isolement, surcharge mentale liée à la crainte du contact.
Les mesures organisationnelles ne sont pas une option
Les solutions techniques doivent être associées à des mesures organisationnelles, et la formulation de l'INRS est explicite sur ce point.
Trois axes structurent ce volet : des actions de formation, qui développent les compétences nouvelles que le poste exige ; un suivi d'activité, qui observe comment évoluent les sollicitations physiques et psychosociales après la mise en service ; un changement d'organisation, qui adapte le travail demandé, modifie le poste et réaménage le travail collectif.
Ce dernier point est le plus souvent négligé. Une cellule installée sans toucher à l'organisation autour d'elle produit un déséquilibre : le poste robotisé absorbe sa charge, les postes voisins encaissent le reste.
Ce qu'il faut vérifier avant la mise en service
La vérification utile ne consiste pas à cocher des cases mais à reconstituer un raisonnement. Les trois espaces sont-ils définis et documentés. Les principes techniques retenus correspondent-ils aux tâches réellement effectuées, y compris les reprises et la maintenance. Les risques liés au procédé, et pas seulement au robot, figurent-ils dans l'analyse. Les mesures organisationnelles sont-elles décrites et affectées à quelqu'un.
Une part significative des accidents liés aux machines se produit hors production, pendant la maintenance, le nettoyage ou le réglage. Une analyse qui ne couvre que le fonctionnement nominal laisse donc de côté la phase où le risque est le plus élevé.
Les distances de sécurité et leur calcul
Une distance de sécurité n'est pas une valeur de catalogue : elle se calcule à partir du temps réel d'arrêt de l'installation et de la vitesse d'approche retenue.
Trois grandeurs entrent dans ce calcul. Le temps de réaction du dispositif de détection, donné par son constructeur. Le temps d'arrêt de la partie mobile, mesuré sur l'installation dans sa configuration la plus défavorable. Et une vitesse d'approche conventionnelle, qui dépend du type de détection et de la partie du corps concernée.
Deux erreurs récurrentes faussent le résultat. Mesurer le temps d'arrêt à vide, alors que la charge portée l'allonge. Et le mesurer une seule fois, alors que l'usure des freins le dégrade dans le temps.
La mesure fait donc partie des vérifications périodiques, au même titre que le test des arrêts d'urgence, et son résultat se consigne.
Les modes de fonctionnement
Une cellule possède plusieurs modes, et chacun modifie l'état des protections. Leur définition explicite évite les contournements.
Le mode production, protections actives, personne dans la zone. Le mode réglage ou apprentissage, où l'opérateur intervient à vitesse réduite avec un dispositif de validation. Le mode maintenance, où l'énergie est consignée.
Le passage d'un mode à l'autre doit être volontaire, traçable et réservé aux personnes formées. Un sélecteur laissé en permanence sur le mode réglage, parce que c'est plus pratique, est une configuration fréquente et un défaut sérieux : la cellule fonctionne alors en continu avec ses protections partiellement neutralisées.
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