Methodology for Design of Safe Workspaces featuring Human-Robot Collaboration

Méthodologie pour la conception d'espaces de travail sûrs, avec la collaboration de robot humain

Jose Saenz (1)

1 LISPEN - Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes Physiques et Numériques

This thesis focuses on the development of a method for considering the safetyaspects of industrial applications featuring human-robot collaboration(hrc applications) during the design phase based on systems engineering,ontologies, an industry 4.0 concepts. requirements on a new approach to theconsideration of safety based upon the needs of the designer and safetyexpert were formulated and guided the processes of architecturespecification and component modelling that are the focus of this thesis. anarchitecture that utilizes existing cad/simulation tools that designerscurrently use was specified. the approach was implemented as a computeraidedsafety tool (cas tool) and the design results were compared withtraditional methods with two exemplary use-cases. with the cas tool, itwas possible to quickly make changes to the design, particularly thecomponents such as the robot and safety sensors. the safety zonescalculated with the cas tool are up to 66% smaller than with traditional,worst-case methods.

Cette thèse propose le développement scientifique d'une méthode permettantde prendre en compte les aspects de sécurité pour les applicationsindustrielles faisant intervenir la collaboration homme-robot (applicationshrc). cette méthodologie propose de prendre en compte ces enjeux desécurité des la phase de conception, sur la base des concepts d'ingénierie dessystèmes, d'ontologies et d'industrie 4.0. les exigences relatives a unenouvelle approche de la prise en compte de la sécurité basée sur les besoinsdu concepteur et de l'expert en sécurité ont été formulées et ont guide lesprocessus de spécification d'architecture et de modélisation des composantsqui sont au centre de cette thèse. une architecture utilisant les outils decad / simulation existants utilises par les concepteurs a été spécifiée.l'approche a été mise en œuvre sous la forme d'un outil de sécurité assiste parordinateur nomme cas tool. les résultats de la conception ont été comparesaux méthodes traditionnelles sur deux exemples d'utilisation. avec notreoutil cas, il est possible de modifier rapidement la conception, en particulierles composants tels que le robot et les capteurs de sécurité. les zones desécurité calculées a l'aide de l'outil cas sont réduites jusqu’à 66% parrapport aux méthodes traditionnelles les plus défavorables.

Mots clés: Human-Robot Interaction; Collaborative Robot; Safety; Systems Engineering; Industry 4.0

Mots clés: Intéraction homme-robot; Robotique collaborative; Sécurité; Ingénierie des systèmes; Industrie 4.0

Domaines: Autre [cs.OH]

Jose Saenz. Méthodologie pour la conception d'espaces de travail sûrs, avec la collaboration de robot humain. Autre [cs.OH]. Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM, 2019. Français. ⟨NNT : 2019ENAM0070⟩. ⟨tel-02736291⟩