ISO 10218-1:2006
(Main)Robots for industrial environments - Safety requirements - Part 1: Robot
Robots for industrial environments - Safety requirements - Part 1: Robot
ISO 10218-1:2006 specifies requirements and guidelines for the inherent safe design, protective measures, and information for use of industrial robots. It describes basic hazards associated with robots, and provides requirements to eliminate or adequately reduce the risks associated with these hazards. ISO 10218-1:2006 does not apply to non-industrial robots although the safety principles established in ISO 10218 may be utilized for these other robots. Examples of non-industrial robot applications include, but are not limited to: undersea, military and space robots; tele-operated manipulators; prosthetics and other aids for the physically impaired; micro-robots (displacement
Robots pour environnements industriels — Exigences de sécurité — Partie 1: Robot
L'ISO 10218-1:2006 spécifie des exigences et des recommandations pour la prévention intrinsèque, ainsi que des mesures de protection et des informations pour l'utilisation des robots industriels. Elle décrit les phénomènes dangereux de base associés aux robots et fournit des exigences pour éliminer ou réduire de manière appropriée les risques associés à ces phénomènes dangereux. L'ISO 10218-1:2006 ne s'applique pas aux robots non-industriels, bien que les principes de sécurité établis dans l'ISO 10218 puissent être utilisés pour d'autres robots. Des exemples d'applications robotisées non-industrielles comprennent de façon non limitative: les robots sous-marins, militaires ou spatiaux, les manipulateurs commandés à distance, les dispositifs d'aide intelligents qui ne sont pas constitués de robots ou de contrôleurs robots, les prothèses et autres aides aux personnes ayant une déficience physique, les microrobots (déplacement
General Information
Relations
Frequently Asked Questions
ISO 10218-1:2006 is a standard published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Robots for industrial environments - Safety requirements - Part 1: Robot". This standard covers: ISO 10218-1:2006 specifies requirements and guidelines for the inherent safe design, protective measures, and information for use of industrial robots. It describes basic hazards associated with robots, and provides requirements to eliminate or adequately reduce the risks associated with these hazards. ISO 10218-1:2006 does not apply to non-industrial robots although the safety principles established in ISO 10218 may be utilized for these other robots. Examples of non-industrial robot applications include, but are not limited to: undersea, military and space robots; tele-operated manipulators; prosthetics and other aids for the physically impaired; micro-robots (displacement
ISO 10218-1:2006 specifies requirements and guidelines for the inherent safe design, protective measures, and information for use of industrial robots. It describes basic hazards associated with robots, and provides requirements to eliminate or adequately reduce the risks associated with these hazards. ISO 10218-1:2006 does not apply to non-industrial robots although the safety principles established in ISO 10218 may be utilized for these other robots. Examples of non-industrial robot applications include, but are not limited to: undersea, military and space robots; tele-operated manipulators; prosthetics and other aids for the physically impaired; micro-robots (displacement
ISO 10218-1:2006 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 25.040.30 - Industrial robots. Manipulators. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
ISO 10218-1:2006 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to ISO 10218:1992/Cor 1:1994, ISO 10218:1992, ISO 10218-1:2011. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10218-1
First edition
2006-06-01
Robots for industrial environments —
Safety requirements —
Part 1:
Robot
Robots pour environnements industriels — Exigences de sécurité —
Partie 1: Robot
Reference number
©
ISO 2006
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Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2006 – All rights reserved
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 2
4 Hazard identification and risk assessment. 6
5 Design requirements and protective measures . 7
5.1 General. 7
5.2 General requirements. 7
5.3 Actuating controls . 8
5.4 Safety-related control system performance (hardware/software) . 9
5.5 Robot stopping functions . 10
5.6 Reduced speed control . 11
5.7 Operational modes . 11
5.8 Pendant controls. 12
5.9 Control of simultaneous motion . 14
5.10 Collaborative operation requirements. 14
5.11 Singularity protection. 15
5.12 Axis limiting. 15
5.13 Movement without drive power. 17
5.14 Provisions for lifting. 17
5.15 Electrical connectors. 17
6 Information for use . 17
6.1 General. 17
6.2 Instruction handbook . 18
6.3 Marking . 19
Annex A (normative) List of significant hazards . 20
Annex B (normative) Stopping time and distance metric . 22
Annex C (informative) Functional characteristics of 3-position enabling device. 24
Annex D (informative) Optional features. 25
Annex E (informative) Methods for mode labelling . 26
Bibliography . 27
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 10218-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 184, Industrial automation systems and
integration, Subcommittee SC 2, Robots for industrial environments.
This first edition cancels and replaces ISO 10218:1992, which has been technically revised.
This wholly revised International Standard updates the document to bring it better in line with ISO 12100 and
the requirements to identify and respond in a type C standard to unique hazards, in this standard for industrial
robots. New technical requirements include, but are not limited to, safety-related control system performance,
robot stopping function, enabling device, programme verification, wireless pendant criteria, control of
simultaneous motion, collaborating robot criteria, and updated design for safety requirements.
ISO 10218 consists of the following parts, under the general title Robots for industrial environments — Safety
requirements:
⎯ Part 1: Robot
The following parts are under preparation:
⎯ Part 2: Robot system and integration
iv © ISO 2006 – All rights reserved
Introduction
ISO 10218 has been created in recognition of the particular hazards that are presented by industrial robots
and industrial robot systems.
This document is a type C standard as stated in ISO 12100-1.
The machinery concerned and the extent to which hazards, hazardous situations and events are covered are
indicated in the scope of this document.
When provisions of this type C standard are different from those which are stated in type A or B standards, the
provisions of this type C standard take precedence over the provisions of the other standards for machines
that have been designed and built according to the provisions of this type C standard.
Hazards associated with robots are well recognized, but the sources of the hazards are frequently unique to a
particular robot system. The number and type(s) of hazard(s) are directly related to the nature of the
automation process and the complexity of the installation. The risks associated with these hazards vary with
the type of robot used and its purpose and the way in which it is installed, programmed, operated and
maintained.
NOTE 1 Not all of the hazards identified by ISO 10218 apply to every robot and nor will the level of risk associated with
a given hazardous situation be the same from robot to robot. Consequently the safety requirements and/or protective
measures may vary from what is specified in ISO 10218. A risk assessment may be conducted to determine what the
protective measures should be.
In recognition of the variable nature of hazards with different uses of industrial robots, ISO 10218 is divided
into two parts; Part 1 provides guidance for the assurance of safety in design and construction of the robot.
Since safety in the application of industrial robots is influenced by the design and application of the particular
robot system integration, Part 2 will provide guidelines for the safeguarding of personnel during robot
integration, installation, functional testing, programming, operation, maintenance and repair.
NOTE 2 While noise is generally considered a hazard associated with the industrial environment, the robot as defined
in 3.18 cannot be considered the final machine, rather the robot system as defined in 3.20 is the machine for noise
consideration. Therefore the hazard due to noise will be dealt with in ISO 10218-2.
ISO 10218 is not applicable to robots which were manufactured prior to its publication date.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 10218-1:2006(E)
Robots for industrial environments — Safety requirements —
Part 1:
Robot
1 Scope
This part of ISO 10218 specifies requirements and guidelines for the inherent safe design, protective
measures and information for use of industrial robots, as defined in Clause 3. It describes basic hazards
associated with robots and provides requirements to eliminate, or adequately reduce, the risks associated with
these hazards.
Noise as a potential hazard is not dealt with in this part of ISO 10218, but will be fully covered in Part 2.
This part of ISO 10218 does not apply to non-industrial robots although the safety principles established in
ISO 10218 may be utilized for these other robots. Examples of non-industrial robot applications include, but
are not limited to: undersea, military and space robots, tele-operated manipulators, prosthetics and other aids
for the physically impaired, micro-robots (displacement < 1 mm), surgery or healthcare, and service or
consumer products.
NOTE 1 Requirements for robot systems, integration, and installation are covered in Part 2.
NOTE 2 Additional hazards may be created by specific applications (e.g. welding, laser cutting, machining). These
hazards may need to be considered during robot design.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 9283:1998, Manipulating industrial robots — Performance criteria and related test methods
ISO 12100-1:2003, Safety of machinery — Basic concepts, general principles for design — Part 1: Basic
terminology, methodology
ISO 12100-2:2003, Safety of machinery — Basic concepts, general principles for design — Part 2: Technical
principles
ISO 13849-1:1999, Safety of machinery — Safety-related parts of control systems — Part 1: General
principles for design
ISO 13850, Safety of machinery — Emergency stop — Principles for design
ISO 13855, Safety of machinery — Positioning of protective equipment with respect to the approach speeds of
parts of the human body
ISO 14121:1999, Safety of machinery — Principles for risk assessment
IEC 60204-1:2005, Safety of machinery — Electrical equipment of machines — Part 1: General requirements
IEC 61000-6-2, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 6-2: Generic standards — Immunity for industrial
environments
IEC 61000-6-4, Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 6: Generic standards — Section 4: Emission
standard for industrial environments
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the definitions given in ISO 12100-1 and the following terms and
definitions apply.
3.1
actuating control
a) mechanical mechanism within a control device
EXAMPLE A rod which opens contacts.
b) device which initiates a (un)locking sequence
EXAMPLE Specialized key.
3.2
automatic mode
operating mode in which the robot control system operates in accordance with the task programme
[ISO 8373:1994, definition 5.3.8.1]
3.3
automatic operation
state in which the robot is executing its programmed task as intended
[ISO 8373:1994, definition 5.5]
3.4
collaborative operation
state in which purposely designed robots work in direct cooperation with a human within a defined workspace
3.5
collaborative workspace
workspace within the safeguarded space of the robot work cell, where the robot and a human can perform
tasks simultaneously during production operation
3.6
coordinated motion
control wherein the axes of the robot arrive at their respective end points simultaneously, giving a smooth
appearance to the motion and control wherein the motions of the axes are such that the tool centre point
(TCP) moves along a prescribed path (line, circle, or other)
3.7
cycle
single execution of a task programme
[ISO 8373:1994, definition 6.22]
3.8
drive power
energy source or sources for the robot actuators
2 © ISO 2006 – All rights reserved
3.9
end-effector
device specifically designed for attachment to the mechanical interface to enable the robot to perform its task
EXAMPLES Gripper, nutrunner, welding gun, spray gun.
[ISO 8373:1994, definition 3.11]
3.10
energy source
any electrical, mechanical, hydraulic, pneumatic, chemical, thermal, potential, kinetic, or other sources of
power
3.11
hazardous motion
any motion that is likely to cause personal physical injury or damage to health
3.12
limiting device
device that restricts the maximum space by stopping or causing to stop all robot motion and is independent of
the control programme and the task programmes
3.13
local control
state of the system or portions of the system in which the system is operated from the control panel or
pendant of the individual machines only
[ISO 8373:1994, definition 5.3.8.2 modified]
3.14
manual mode
control state that allows the generation, storage, and playback of positional data points
3.15
pendant
teach pendant
hand-held unit linked to the control system with which a robot can be programmed or moved
[ISO 8373:1994, definition 5.8]
3.16 Programme
3.16.1
control programme
inherent set of instructions which defines the capabilities, actions, and responses of a robot system
NOTE This programme is fixed and usually not modified by the user.
[ISO 8373:1994, definition 5.1.2]
3.16.2
task programme
set of instructions for motion and auxiliary functions that define the specific intended task of the robot system
NOTE 1 This type of programme is normally generated by the user.
NOTE 2 An application is a general area of work, a task is specific within the application.
[ISO 8373:1994, definition 5.1.1]
3.16.3
task programming
act of providing the task programme (3.16.2)
[ISO 8373:1994, definition 5.2.1]
3.16.4
programmer
person designated to prepare the task programme
[ISO 8373:1994, definition 2.17]
3.16.5
programme path
path traced by the TCP during the execution of a task programme
3.16.6
programme verification
execution of a task programme for the purpose of confirming the robot path and process performance
NOTE Verification may include the total programme path or a segment of the path. The instructions may be executed
in a single instruction or continuous instruction sequence. Verification is used in new applications and in fine tuning/editing
of existing ones.
3.17
protective stop
type of interruption of operation that allows an orderly cessation of motion for safeguarding purposes and
which retains the programme logic to facilitate a restart
3.18
robot
industrial robot
automatically controlled, reprogrammable multipurpose manipulator, programmable in three or more axes,
which may be either fixed in place or mobile for use in industrial automation applications
NOTE 1 The robot includes:
⎯ the manipulator (including actuators);
⎯ the controller including teach pendant, and any communication interface (hardware and software).
NOTE 2 This includes any additional axes which are controlled by the robot controller.
NOTE 3 The following devices are considered industrial robots for the purpose of this part of ISO 10218:
a) hand-guided robots;
b) the manipulating portions of mobile robots;
c) collaborating robots.
[ISO 8373:1994, definition 2.6 modified]
3.19
robot actuator
powered mechanism that converts electrical, hydraulic, or pneumatic energy to effect motion
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3.20
robot system
industrial robot system
system comprising:
⎯ robot;
⎯ end-effector(s);
⎯ any equipment, devices, or sensors required for the robot to perform its task
NOTE The robot system requirements are contained in ISO 10218-2.
[ISO 8373:1994, definition 2.14 modified]
3.21
simultaneous motion
motion of two or more robots at the same time under the control of a single control station and which may be
coordinated or may be synchronous with common mathematical correlation
EXAMPLE 1 Example of a single control station may be a teach pendant.
EXAMPLE 2 Coordination can be done as master/slave.
3.22
single point of control
ability to operate the robot such that initiation of robot motion is only possible from one source of control and
cannot be overridden from another initiation source
3.23
singularity
condition caused by the collinear alignment of two or more robot axes resulting in unpredictable robot motion
and velocities
3.24
reduced speed control
slow speed control
mode of robot motion control where the speed is limited to u 250 mm/s to allow persons sufficient time to
either withdraw from the hazardous motion or stop the robot
3.25
space
three dimensional volume encompassing the movements of all robot parts through their axes
3.25.1
maximum space
space which can be swept by the moving parts of the robot as defined by the manufacturer, plus the space
which can be swept by the end-effector and the workpiece
[ISO 8373:1994, definition 4.8.1]
3.25.2
restricted space
portion of the maximum space restricted by limiting devices that establish limits which will not be exceeded
[ISO 8373:1994, definition 4.8.2 modified]
3.25.3
operating space
operational space
portion of the restricted space that is actually used while performing all motions commanded by the task
programme
[ISO 8373:1994, definition 4.8.3]
3.25.4
safeguarded space
space defined by the perimeter safeguarding devices
3.26
teach (programming)
programming performed by
a) manually leading the robot end-effector; or
b) manually leading a mechanical simulating device; or
c) using a teach pendant to move the robot through the desired actions
[ISO 8373:1994, definition 5.2.3]
3.27
teacher
person who provides the robot with a specific set of instructions to perform a task
NOTE See programmer (3.16.4).
3.28
tool centre point
TCP
point defined for a given application with regard to the mechanical interface coordinate system
[ISO 8373:1994, definition 4.9]
3.29
user
entity that uses robots and is responsible for the personnel associated with the robot operation
4 Hazard identification and risk assessment
Annex A contains a list of hazards that can be present with robots. A hazard analysis shall be carried out to
identify any further hazards that may be present.
A risk assessment shall be carried out on those hazards identified in the hazard identification. This risk
assessment shall give particular consideration to:
a) the intended operations at the robot, including teaching, maintenance, setting, and cleaning;
b) unexpected start-up;
c) access by personnel from all directions;
d) reasonably foreseeable misuse of the robot;
e) the effect of failure in the control system; and
f) where necessary, the hazards associated with the specific robot application.
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Risks shall be eliminated or reduced first by design or by substitution, then by safeguarding and other
complementary measures. Any residual risks shall then be reduced by other measures (e.g. warnings, signs,
training).
The requirements contained in Clause 5 have been derived from the iterative process of applying
safeguarding measures, in accordance with Figures 1 and 2 of ISO 12100-1:2003 and ISO 12100-2, to the
hazards identified in Annex A.
NOTE ISO 12100 and ISO 14121 provide requirements and guidance in performing hazard identification and risk
reduction.
5 Design requirements and protective measures
5.1 General
The robot shall be designed according to the principles of ISO 12100-1 for relevant hazards. Significant
hazards, such as sharp edges, are not dealt with by this document.
Robots and robot systems shall be designed and constructed to comply with the following requirements.
NOTE 1 The requirements for this clause can be satisfied by methods of verification including but not limited to:
⎯ A: visual inspection;
⎯ B: practical tests;
⎯ C: measurement;
⎯ D: observation during operation;
⎯ E: analysis of circuit diagrams.
NOTE 2 Recommended methods of verification of various requirements in this clause are shown in a note at the end of
each subclause in the form of [A, B, C, …] corresponding to the methods listed above.
5.2 General requirements
5.2.1 Power transmission components
Exposure to hazards caused by components such as motor shafts, gears, drive belts, or linkages shall be
prevented either by fixed guards or movable guards. Movable guards shall be interlocked with the hazardous
movements in such a way that the hazardous movements come to a stop before the hazards can be reached.
The safety related performance of an interlocking system shall conform to the requirements of 5.4.
NOTE [A, B, C].
5.2.2 Power loss or change
Loss of, or variations in power shall not result in a hazard.
Re-initiation of power shall not lead to any motion.
End-effectors shall be designed and constructed so that loss or change of electrical, hydraulic, pneumatic or
vacuum power shall not result in a hazard. If this is not feasible, then other methods of safeguarding shall be
provided to protect against hazards.
Tool change systems shall be designed and installed to only allow release of tools when the tool is in an
assigned location and release shall not create a hazard.
NOTE 1 See IEC 60204-1 for electrical power supply requirements.
NOTE 2 [B, E].
5.2.3 Component malfunction
Robot components shall be designed, constructed, secured, or contained so that hazards caused by breaking
or loosening, or releasing stored energy are minimized.
NOTE [A, B, D].
5.2.4 Sources of energy
A means of isolating any electrical, mechanical, hydraulic, pneumatic, chemical, thermal, potential, kinetic or
other hazardous energy source to the robot shall be provided. This means shall be provided with capability of
locking or otherwise securing in the de-energized position.
NOTE [A, B, C, E].
5.2.5 Stored energy
A means shall be provided for the controlled release of stored hazardous energy. A label shall be affixed to
identify the stored energy hazard.
NOTE 1 Stored energy can be air and hydraulic pressure accumulators, capacitors, batteries, springs, counter
balances flywheels, etc.
NOTE 2 [B, D, E].
5.2.6 Electromagnetic compatibility (EMC)
The design and construction of the robot shall be in accordance with IEC 61000 to prevent hazardous motion
or situations due to the effects of electromagnetic interference (EMI), radio frequency interference (RFI) and
electrostatic discharge (ESD).
NOTE 1 See IEC 61000-6-2 and IEC 61000-6-4.
NOTE 2 [A, B, C, E].
5.2.7 Electrical equipment
The robot electrical equipment shall be designed and constructed according to the relevant requirements of
IEC 60204-1.
NOTE [A, B, E].
5.3 Actuating controls
5.3.1 General
Actuating controls that initiate power or motion shall be designed and constructed to meet the performance
criteria mentioned in 5.3.2 to 5.3.5.
5.3.2 Protection from unintended operation
Actuating controls shall be constructed or located so as to prevent unintended operation. For example, a
guarded push-button or key selector switch in appropriate locations may be used.
NOTE [A, B].
5.3.3 Status indication
The status of the actuating controls shall be indicated, e.g. power on, fault detected, automatic operation.
NOTE [A, B, D].
8 © ISO 2006 – All rights reserved
5.3.4 Labelling
Actuating controls shall be labelled to clearly indicate their function.
NOTE [A].
5.3.5 Single point of control
The robot control system shall be designed and constructed so that when the robot is placed under local
pendant control or other teaching device control, initiation of robot motion or change of local control selection
from any other source shall be prevented.
NOTE [B, D, E].
5.4 Safety-related control system performance (hardware/software)
5.4.1 General
Safety-related control systems (electric, hydraulic, pneumatic, and software) shall meet the performance
criteria listed in 5.4.2 as a minimum, unless the results of a risk assessment determine that an alternate
performance criteria per 5.4.3 is appropriate. The safety-related control system performance that the piece of
equipment meets shall be clearly stated in the information for use provided with the equipment.
For the purpose of this part of ISO 10218, safety-related control system performance is stated as categories
as described in ISO 13849-1:1999. Other standards offering alternative performance requirements such as
control reliability, performance levels, and safety integrity levels may also be used. When using these
standards to design safety-related control systems, care should be taken to ensure that an equivalent level of
risk reduction is achieved.
5.4.2 Performance requirement
When safety-related control systems are required, the safety-related parts shall be designed so that:
a) a single fault in any of these parts shall not lead to the loss of the safety function;
b) whenever reasonably practicable, the single fault shall be detected at or before the next demand upon the
safety function;
c) when the single fault occurs, the safety function is always performed and a safe state shall be maintained
until the detected fault is corrected; and
d) all reasonably foreseeable faults shall be detected.
This requirement is considered to be a category 3 as described in ISO 13849-1:1999
NOTE 1 This requirement of single fault detection does not mean that all faults will be detected. Consequently, the
accumulation of undetected faults can lead to an unintended output and a hazardous situation at the machine. Typical
examples of practicable measures for fault detection are the connected movement of relay contacts or monitoring of
redundant electrical outputs. A suitable failure mode analysis should be made to determine that all reasonably foreseeable
faults are considered.
NOTE 2 [B, D, E].
5.4.3 Other control system performance criteria
The results of a comprehensive risk assessment performed on the robot and its intended application may
determine that a safety-related control system performance other than category 3 (i.e. categories 2 or 4) is
warranted for the application. Other performance criteria are described in ISO 13849-1:1999.
Selection of one of these other safety-related performance criteria shall be specifically identified, and
appropriate limitations and cautions shall be included in the information for use provided with the affected
equipment.
NOTE [B, D, E].
5.5 Robot stopping functions
5.5.1 General
Every robot shall have a protective stop function and an independent emergency stop function. These
functions shall have provision for the connection of external protective devices. Optionally an emergency stop
output signal may be provided according to Annex D. Table 1 shows a comparison of the emergency stop and
protective stop functions.
Table 1 — Comparison of emergency and protective stops
Emergency stop Protective stop
Location Operator has quick, unobstructed access Determined by the safety distance formula
Initiation Manual Automatic or manual
Safety system ISO 13849-1:1999 category 3 or as determined by ISO 13849-1:1999 category 3 or as determined
performance risk assessment by risk assessment
Reset Manual only Manual or automatic
Infrequent, Variable,
Use frequency
only in emergency every cycle to infrequent
Effect Remove energy sources to all hazards Control the safeguarded hazard
NOTE [B, D, E].
5.5.2 Emergency stop function
Each control station capable of initiating robot motion or other hazardous situation shall have a manually
initiated emergency stop function that:
a) complies with requirements of 5.4 and IEC 60204-1:2005, 9.2.5.4.2;
b) takes precedence over all other robot controls;
c) causes all hazards to stop;
d) removes drive power from the robot actuators;
e) removes any other hazard controlled by the robot;
f) remains active until it is reset; and
g) shall only be reset by manual action that does not cause a restart after resetting, but shall only permit a
restart to occur.
Selection of a category 0 or category 1 stop for the function shall be determined from the risk assessment
according to IEC 60204-1:2005, 9.2.2.
When an emergency stop output signal is provided:
⎯ the output shall continue to function when the robot power is removed; or
⎯ if the output does not continue to function when the robot power supply is removed, an emergency stop
signal shall be generated.
10 © ISO 2006 – All rights reserved
The emergency stop device shall be in accordance with IEC 60204-1:2005, 10.7 and ISO 13850.
NOTE [A, B, D, E].
5.5.3 Protective stop
The robot shall have one or more protective stop circuits (stop category 0 or 1, as described in accordance
with IEC 60204-1:2005, 9.2.2), designed for the connection of external protective devices.
NOTE [B, D, E].
This stop circuit shall control the safeguarded hazard by causing a stop of all robot motion, removing power
from the robot drive actuators, and causing any other hazard controlled by the robot system to cease. This
stop may be initiated manually or by control logic.
The protective stop function performance shall comply with the requirements of 5.4.
NOTE [B, D, E].
5.6 Reduced speed control
When operating under reduced speed control, the speed of the end-effector mounting flange and of the tool
centre point (TCP) shall not exceed 250 mm/sec. It should be possible to select speeds lower than
250 mm/sec.
Reduced speed control shall be designed and constructed so that in the event of any single reasonably
foreseeable malfunction, the speed of the mounting flange and of the TCP shall not exceed the reduced
speed velocity limits.
An off-set feature shall be provided to enable the TCP speed to be adjusted.
NOTE [B, C].
5.7 Operational modes
5.7.1 Selection
Operational modes shall be selected by a secure means that only enables the selected mode; e.g. a key
operated switch or other means that provide an equivalent security (i.e. supervisory control).
These means shall
a) unambiguously indicate the selected operating mode; and
b) by themselves not initiate robot motion or other hazards.
An optional output(s) may be provided to indicate the mode selected. When provided for safety-related
purposes, the output(s) shall comply with the requirements of 5.4 (see Annex D).
NOTE 1 Methods for mode labelling are illustrated in Annex E.
NOTE 2 [B, D, E].
5.7.2 Automatic
In automatic mode, the robot shall execute the task programme. The robot controller shall not be in manual
mode and the safeguarding measures shall be functioning.
Automatic operation shall be prevented if any stop condition is detected.
Switching from this mode shall result in a stop.
NOTE [A, D, E].
5.7.3 Manual reduced speed
Manual reduced speed mode shall meet the requirements of 5.3.4 and 5.6 and shall allow a robot to be
operated by human intervention. Automatic operation is prohibited in this mode. This mode is used for jogging,
teaching, programming and programme verification of the robot; it may be the mode selected when performing
some maintenance tasks.
Information for use shall contain appropriate instructions and warnings that, wherever possible, the manual
mode of operation shall be performed with all persons outside the safeguarded space. Prior to selecting
automatic mode, any suspended safeguards shall be returned to their full functionality.
NOTE 1 Previously, this mode was also known as T1 or teach.
NOTE 2 [B, C, D, E].
5.7.4 Manual high-speed
If this mode is provided, speeds > 250 mm/sec can be achieved. In this case, the robot shall:
a) have a means to select manual high speed mode which requires a deliberate action (e.g. a key switch on
the robot control panel) and an additional confirming action;
b) default to a speed u 250 mm/sec upon selection of manual high speed mode;
c) provide a pendant conforming to 5.8 with an additional hold to run device, exclusive to this mode, that
permits robot motion to continue;
d) provide on the pendant a means to adjust the speed from the default value to the full programmed value;
and
e) provide on the pendant an indication of the adjusted speed (e.g. by a highlight on the pendant display).
NOTE 1 This optional manual mode has previously been known as T2, or high-speed programme verification.
NOTE 2 [B, C, D, E].
5.8 Pendant controls
5.8.1 General
Where a pendant control or other control device has the capability to control the robot from within the
safeguarded space, the requirements in 5.8.2 to 5.8.7 shall apply.
NOTE This applies to any device used to control a robot from within the safeguarded space while drive power is
applied to any of the robot axes. This includes robots with powered lead-through teach, whether using robot-mounted
manual controls or main/secondary teaching controls.
5.8.2 Motion control
Motion of the robot initiated from the pendant or teaching control device shall be under reduced speed control
as described in 5.6. When the pendant contains provisions for selecting higher speeds, the robot system shall
meet the requirements in 5.7.4. All buttons and other devices on the pendant that cause robot motion shall
stop motion when the button or device is released.
NOTE [B, D, E].
12 © ISO 2006 – All rights reserved
5.8.3 Enabling device
The pendant or teaching control device shall have a three position enabling device in accordance with
IEC 60204-1:2005, 10.9 that, when continuously held in a centre-enabled position, permits robot motion and
any other hazards controlled by the robot. The enabling device shall demonstrate the following performance
characteristics:
a) the enabling device may be integral with, or physically separate from (e.g. a grip-type enabling device),
the pendant control and shall operate independently from any other motion control function or device;
b) release of or compression past the centre-enabled position of the device shall stop hazards (e.g. robot
motion) in accordance with 5.4;
c) when more than one enabling switch is used on a single enabling device (i.e. allowing alternating left
and/or right hand operation without stopping), fully depressing any switch shall override the control of the
other switches and cause a protective stop;
d) when more than one enabling device is in operation (i.e. more than one person are in the safeguarded
space with an enabling device), motion shall only be possible when each device is held in the centre
(enabled) position at the same time;
e) dropping the enabling device shall not result in a failure that would allow motion to be enabled; and
f) if an enabling output signal is provided, then the output shall signal stop condition when the safety system
supply is off and shall comply with the requirements of 5.4.
NOTE 1 Design and installation of the enabling device should consider the ergonomic issues of sustained activation.
NOTE 2 Additional information on enabling may be found in Annex C.
NOTE 3 [B, D, E].
5.8.4 Pendant emergency stop function
The pendant or teaching control device shall have a stop function in accordance with 5.5.2. The presentation
of the device shall be an emergency stop device as described in ISO 13850.
NOTE [A, E].
5.8.5 Initiating automatic operation
It shall not be possible to activate robot automatic operation using the pendant or teaching control device
exclusively. A separate confirmation outside the safeguarded space shall be necessary prior to activating the
automatic mode.
NOTE [B, D, E].
5.8.6 Cableless teach controls
Where pendant or other teaching controls have no cables connecting to the robot control, the following shall
apply:
a) a visual indication shall be provided that the pendant is active, e.g. at the teach pendant display;
b) loss of communication shall result in a protective stop for all robots when in manual reduced speed or
manual high speed modes. Restoration of communication shall not restart robot motion without a
separate deliberate action;
c) the maximum response times for data communication (including error correction) and for loss of
communication shall be stated in the information for use; and
d) care shall be taken to avoid confusion between active and inactive emergency stop devices by providing
for appropriate storage or design, and information for use.
NOTE [A, C, D, E].
5.8.7 Control of multiple robots
Where a pendant control has the capability to control multiple robots, the requirements in 5.9 shall apply.
NOTE [A, B, E].
5.9 Control of simultaneous motion
5.9.1 Single pendant control
One or more robot controls can be linked to a single teach pendant. When so configured, the teach pendant
shall have the capability to move one or more of the robots independently or in simultaneous motion. When in
the manual operational mode, all functions of the robot system shall be under the control of the one pendant.
NOTE [A, B, E].
5.9.2 Safety design requirements
Each robot shall be selected individually before it can be activated. To be selected, all robots shall be in the
same operational mode (e.g. manual reduced speed). An indication shall be provided at the point of selection
(e.g. at the pendant, control cabinet, or robot) of those robot(s) that have been selected.
Only selected robot(s) shall be activated. An indication, clearly visible from within the safeguarded space, shall
be provided of those robot(s) that have been activated.
Unexpected start-up of any robots not activated shall be prevented. This function shall comply with the
requirements of 5.4.
The robot system(s) shall not respond to any remote commands or conditions that can cause hazardous
conditions.
NOTE [A, B, D, E].
5.10 Collaborative operation requirements
5.10.1 General
Robots designed for collaborative operation shall provide a visual indication when the robot is in collaborative
operation and comply with one or more of the requirements in 5.10.2 to 5.10.6.
5.10.2 Stop
The robot shall stop when a human is in the collaborative workspace. The stop function shall comply with 5.4
and 5.5.3. The robot may resume automatic operation when the human leaves the collaborative workspace.
NOTE [B, D, E].
5.10.3 Hand guiding
When provided, hand guiding equipment shall be located close to the end-effector and shall be equipped with:
a) an emergency stop complying with 5.5.2 and 5.8.4; and
b) an enabling device complying with 5.8.3.
14 © ISO 2006 – All rights reserved
The robot shall operate at a reduced speed determined by a risk assessment, but not exceeding 250 mm/sec.
The reduced speed function shall comply with 5.4.
If the reduced speed is exceeded, a protective stop shall be issued.
NOTE [A, C, D, E].
5.10.4 Speed and position monitoring
The robot shall maintain a separation distance from the operator. This distance shall be in accordance with
ISO 13855. Failure to maintain the separation distance shall result in a protective stop. This shall comply with
5.4 and 5.5.3.
The robot shall operate at a reduced speed not exceeding 250 mm/sec and its position shall be monitored.
The reduced speed and position monitoring functions shall comply with 5.4.
NOTE 1 The relative speeds of the operator and robot should be considered when calculating the safe separation
distance.
NOTE 2 [A, B, C, D, E].
5.10.5 Power and force limiting by inherent design
The robot shall be designed to ensure either a maximum dynamic power of 80 W or a maximum static force of
150 N at the flange or TCP (determined by the risk assessment). The robot design shall ensure that these
values cannot be exceeded
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10218-1
Première édition
2006-06-01
Robots pour environnements
industriels — Exigences de sécurité —
Partie 1:
Robot
Robots for industrial environments — Safety requirements —
Part 1: Robot
Numéro de référence
©
ISO 2006
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 2
4 Analyse des phénomènes dangereux et appréciation du risque . 7
5 Exigences de sécurité et mesures de prévention . 7
5.1 Généralités . 7
5.2 Exigences générales . 8
5.3 Organes de commande . 9
5.4 Performances du système de commande relatif à la sécurité (matériel/logiciel) . 10
5.5 Fonctions d'arrêt du robot. 11
5.6 Commande en vitesse réduite. 12
5.7 Modes de fonctionnement . 12
5.8 Commandes du pendant. 13
5.9 Commande de mouvements synchronisés. 15
5.10 Exigences pour le fonctionnement coopératif . 16
5.11 Protection contre la singularité. 17
5.12 Limitation d'axe. 17
5.13 Mouvement hors puissance . 18
5.14 Dispositions pour le levage . 19
5.15 Connecteurs électriques. 19
6 Informations pour l'utilisation . 19
6.1 Généralités . 19
6.2 Notice d'instructions . 19
6.3 Marquage . 20
Annexe A (normative) Liste des phénomènes dangereux significatifs. 22
Annexe B (normative) Principe de mesure pour le temps et la distance d'arrêt. 24
Annexe C (informative) Caractéristiques fonctionnelles des dispositifs de validation à 3 positions. 26
Annexe D (informative) Caractéristiques optionnelles. 27
Annexe E (informative) Méthodes de symbolisation des modes . 29
Bibliographie . 30
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 10281-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 184, Systèmes d'automatisation industrielle et
intégration, sous-comité SC 2, Robots pour environnements industriels.
Cette première édition annule et remplace l'ISO 10218:1992, qui a fait l'objet d'une révision technique.
La présente Norme Internationale, entièrement révisée, est actualisée pour mieux correspondre à l'ISO 12100
et aux exigences pour identifier et répondre selon une norme de type C à des phénomènes dangereux
spécifiques. De nouvelles exigences techniques comportent de façon non limitative les performances du
système de commande relatif à la sécurité, la fonction d'arrêt du robot, le dispositif de validation, la vérification
de programme, les critères applicables au pendant sans fil, la commande de robots synchronisés, les critères
relatifs au robot coopératif et une conception actualisée du système pour satisfaire aux exigences de sécurité.
L'ISO 10218 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Robots pour environnements
industriels — Exigences de sécurité:
⎯ Partie 1: Robot
Les parties suivantes sont en cours d'élaboration
⎯ Partie 2: Système robot et intégration
iv © ISO 2006 – Tous droits réservés
Introduction
L'ISO 10218 a été élaborée en tenant compte des phénomènes dangereux particuliers présentés par les
robots industriels et les systèmes robots industriels.
Le présent document est une norme de type C comme stipulé dans l'ISO 12100-1.
Les machines concernées et l'étendue des phénomènes, des situations et des événements dangereux
couverts sont indiquées dans le domaine d'application du présent document.
Lorsque les dispositions de la présente norme de type C diffèrent de celles indiquées dans les normes de
type A ou de type B, les dispositions de la présente norme de type C prévalent sur les dispositions des autres
normes applicables aux machines conçues et construites conformément aux dispositions de la présente
norme de type C.
Si les phénomènes dangereux associés aux robots sont bien connus, les sources de ces phénomènes
dangereux sont souvent spécifiques à un système robot donné. Le nombre et les types de phénomènes
dangereux sont directement liés à la nature du procédé d'automatisation et à la complexité de l'installation.
Les risques associés à ces phénomènes dangereux varient en fonction du type de robot utilisé, de son rôle et
de la façon dont il est installé, programmé, utilisé et entretenu.
NOTE 1 Tous les phénomènes dangereux identifiés par l'ISO 10218 ne s'appliquent pas à chaque robot et le niveau
de risque associé à une situation dangereuse donnée varie d'un robot à l'autre. En conséquence, les exigences de
sécurité et/ou les mesures de prévention peuvent varier par rapport à celles spécifiées dans l'ISO 10218. Une
appréciation du risque/réduction du risque peut être réalisée afin de déterminer les mesures de prévention qu'il convient
de prendre.
Les phénomènes dangereux liés à l'utilisation des robots industriels étant de nature variable, l'ISO 10218 est
divisée en deux parties. La présente partie de l'ISO 10218 fournit des recommandations pour garantir la
sécurité lors de la conception et de la construction des robots. La sécurité dans les applications robotisées
étant influencée par la conception et l'application de l'intégration du système robot considéré, la Partie 2
donne des recommandations pour la protection du personnel pendant l'intégration, l'installation, les essais de
fonctionnement, la programmation, le fonctionnement opérationnel, la maintenance et la réparation des robots.
NOTE 2 Dans la mesure où le bruit est généralement considéré comme un phénomène dangereux associé à
l'environnement industriel, le robot tel que défini au 3.18 ne peut être considéré comme la machine finale, au contraire du
système robot défini au 3.20 qui est une machine pour laquelle le bruit est à prendre en considération. Par conséquent, le
risque dû au bruit sera traité dans l'ISO 10218-2.
L'ISO 10218 ne s'applique pas aux robots fabriqués avant la date de sa publication.
NORME INTERNATIONALE ISO 10218-1:2006(F)
Robots pour environnements industriels — Exigences
de sécurité —
Partie 1:
Robot
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 10218 spécifie des exigences et des recommandations pour la prévention
intrinsèque, ainsi que des mesures de protection et des informations pour l'utilisation des robots industriels
tels que définis dans l'Article 3. Elle décrit les phénomènes dangereux de base associés aux robots et fournit
des exigences pour éliminer ou réduire de manière appropriée les risques associés à ces phénomènes
dangereux.
Le bruit est potentiellement un phénomène dangereux qui n'est pas traité dans la présente partie de
l'ISO 10218, mais qui le sera entièrement dans la Partie 2.
La présente partie de l'ISO 10218 ne s'applique pas aux robots non industriels, bien que les principes de
sécurité établis dans l'ISO 10218 puissent être utilisés pour d'autres robots. Des exemples d'applications
robotisées non industrielles comprennent de façon non limitative: les robots sous-marins, militaires ou
spatiaux, les manipulateurs commandés à distance, les dispositifs d'aide intelligents qui ne sont pas
constitués de robots ou de contrôleurs robots, les prothèses et les autres aides aux personnes ayant une
déficience physique, les microrobots (déplacement < 1 mm), la chirurgie ou les soins de santé et les services
ou les produits aux consommateurs.
NOTE 1 Les exigences relatives aux systèmes robots, à l'intégration et à l'installation sont couvertes par la Partie 2.
NOTE 2 Des phénomènes dangereux supplémentaires peuvent être générés par des applications spécifiques (par
exemple soudage, découpe au laser, usinage). Il peut être nécessaire de prendre en compte ces phénomènes dangereux
lors de la conception du robot.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 9283:1998, Robots manipulateurs industriels — Critères de performance et méthodes d'essai
correspondantes
ISO 12100-1:2003, Sécurité des machines — Notions fondamentales, principes généraux de conception —
Partie 1: Terminologie de base, méthodologie
ISO 12100-2:2003, Sécurité des machines — Notions fondamentales, principes généraux de conception —
Partie 2: Principes techniques
ISO 13849-1:1999, Sécurité des machines — Parties des systèmes de commande relatives à la sécurité —
Partie 1: Principes généraux de conception
ISO 13850, Sécurité des machines — Arrêt d'urgence — Principes de conception
ISO 13855, Sécurité des machines — Positionnement des dispositifs de protection par rapport à la vitesse
d'approche des parties du corps
ISO 14121:1999, Sécurité des machines — Principes pour l'appréciation du risque
CEI 60204-1:2005, Sécurité des machines — Équipement électrique des machines — Partie 1: Règles
générales
CEI 61000-6-2, Compatibilité électromagnétique (CEM) — Partie 6-2: Normes génériques — Immunité pour
les environnements industriels
CEI 61000-6-4, Compatibilité électromagnétique (CEM) — Partie 6-4: Normes génériques — Norme sur
l'émission pour les environnements industriels
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 12100-1 ainsi que les
suivants s'appliquent.
3.1
organe de commande
a) mécanisme mécanique à l'intérieur d'un dispositif de commande
EXEMPLE Une barre qui ouvre des contacts.
b) dispositif qui initie une séquence de (dé)blocage
EXEMPLE Une clé spéciale.
3.2
mode automatique
mode opératoire dans lequel le système de commande du robot peut fonctionner conformément au
programme d'une tâche
[ISO 8373:1994, définition 5.3.8.1]
3.3
fonctionnement automatique
état dans lequel le robot exécute comme prévu le programme d'une tâche
[ISO 8373:1994, définition 5.5]
3.4
fonctionnement coopératif
état dans lequel un robot conçu de façon spécifique travaille en coopération directe avec l'humain dans
l'espace de travail défini
3.5
espace de travail coopératif
espace de travail à l'intérieur de l'espace contrôlé de la cellule robotisée, où le robot et un humain peuvent
accomplir des tâches simultanément pendant le fonctionnement en production
3.6
mouvement coordonné
commande en fonction de laquelle les axes du robot parviennent simultanément à leurs points cibles
respectifs, en imprimant une uniformité apparente au mouvement en fonction de laquelle les mouvements des
axes sont tels que le point d'outil (CDO) se déplace le long d'une trajectoire prescrite (une ligne, un cercle ou
autre)
2 © ISO 2006 – Tous droits réservés
3.7
cycle
exécution sans répétition d'un programme d'une tâche
[ISO 8373:1994, définition 6.22]
3.8
puissance d'entraînement
source(s) d'énergie pour les actionneurs de robot
3.9
terminal
dispositif conçu spécialement pour être fixé à l'interface mécanique et permettant au robot d'accomplir sa
tâche
EXEMPLE Préhenseur, visseuse, pince à souder, pistolet de peinture.
[ISO 8373:1994, définition 3.11]
3.10
source d'énergie
toute source électrique, mécanique, hydraulique, pneumatique, chimique, thermique, potentielle, cinétique ou
autre, de puissance
3.11
mouvement dangereux
tout mouvement susceptible de causer une blessure physique ou de porter atteinte à la santé des personnes
3.12
dispositif de limitation
dispositif qui limite l'espace maximal en arrêtant ou en provoquant l'arrêt de tous les mouvements du robot et
qui est indépendant du programme de commande et des programmes de tâche
3.13
commande locale
état du système ou de parties du système dans lequel le système est mis en fonctionnement uniquement à
partir de la baie de commande ou du pendant de chaque machine
[ISO 8373:1994, définition 5.3.8.2 modifiée]
3.14
mode manuel
état de la commande qui permet la génération, la mémorisation et la restitution des données de position
3.15
pendant
pendant d'apprentissage
unité tenue à la main et reliée au système de commande, avec lequel un robot peut être programmé ou
déplacé
[ISO 8373:1994, définition 5.8]
3.16 Programme
3.16.1
programme de commande
ensemble des instructions de commande, interne au robot, qui définit les capacités, les actions et les
réponses du système robot
NOTE Ce programme est figé et n'est généralement pas modifiable par l'utilisateur.
[ISO 8373:1994, définition 5.1.2]
3.16.2
programme d'une tâche
ensemble des instructions de mouvement et des fonctions auxiliaires qui définit la tâche spécifique prévue du
système robot
NOTE 1 Ce type de programme est normalement écrit par l'utilisateur.
NOTE 2 Une application est un domaine général de travail, une tâche est une partie spécifique de l'application.
[ISO 8373:1994, définition 5.1.1]
3.16.3
programmation d'une tâche
action de fournir le programme d'une tâche (3.16.2)
[ISO 8373:1994, définition 5.2.1]
3.16.4
programmeur
personne désignée pour préparer le programme d'une tâche
[ISO 8373:1994, définition 2.17]
3.16.5
trajectoire programmée
trajectoire décrite par le CDO lors de l'exécution du programme d'une tâche
3.16.6
vérification du programme
exécution du programme d'une tâche afin de confirmer la trajectoire du robot et des performances du
processus
NOTE La vérification peut comprendre l'intégralité ou un segment de la trajectoire programmée. Les instructions
peuvent être exécutées sous forme d'une instruction unique ou d'une séquence continue d'instructions. La vérification est
utilisée dans de nouvelles applications et lors de la mise au point/l'édition d'applications existantes.
3.17
arrêt de protection
type d'interruption du fonctionnement qui permet un arrêt approprié du mouvement pour des besoins de
protection et qui conserve la logique de programme pour faciliter la remise en marche
3.18
robot
robot industriel
manipulateur à commande automatique, reprogrammable, multiapplications, pouvant être programmé suivant
trois axes ou plus, qui peut être fixe ou mobile, destiné à être utilisé dans les applications d'automatisation
industrielle
NOTE 1 Le robot inclut:
⎯ le manipulateur (actionneurs compris);
⎯ le système de commande y compris le pendant d'apprentissage et toute interface de communication (matériel et
logiciel).
NOTE 2 Cela inclut tout axe supplémentaire commandé par dispositif de commande du robot.
4 © ISO 2006 – Tous droits réservés
NOTE 3 Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 10218, les dispositifs suivants sont considérés comme des
robots industriels:
a) les robots guidés à la main;
b) les parties assurant des fonctions de manipulation des robots mobiles;
c) les robots coopératifs.
[ISO 8373:1994, définition 2.6 modifiée]
3.19
actionneur du robot
mécanisme motorisé qui convertit l'énergie électrique, hydraulique ou pneumatique en mouvement
3.20
système robot
système robot industriel
système comprenant:
⎯ le robot;
⎯ le terminal ou les terminaux;
⎯ tout équipement, dispositif ou capteur requis pour que le robot accomplisse sa tâche.
NOTE Les exigences relatives au système robot sont données dans l'ISO 10218-2.
[ISO 8373:1994, définition 2.14 modifiée]
3.21
mouvement simultané
mouvement d'au moins deux robots en même temps sous le contrôle d'un seul poste de commande qui peut
être coordonné ou par une corrélation mathématique commune
EXEMPLE 1 Un poste de commande unique peut être un pendant d'apprentissage.
EXEMPLE 2 La coordination peut être du type maître/esclave.
3.22
point de commande unique
aptitude à mettre en œuvre le robot de sorte que le déclenchement du mouvement du robot à partir d'une
source de commande n'est possible que depuis cette source de commande et ne peut pas être neutralisé
depuis une autre source
3.23
singularité
condition provoquée par l'alignement colinéaire de deux axes robots ou plus résultant en un mouvement et en
des vitesses imprévus du robot
3.24
commande en vitesse réduite
commande en vitesse lente
mode de commande du mouvement du robot dans lequel la vitesse est limitée à u 250 mm/s, afin de donner
aux personnes un temps suffisant soit pour s'éloigner des mouvements dangereux, soit pour arrêter le robot
3.25
espace
enveloppe
volume tridimensionnel englobant les mouvements de toutes les parties de robot effectués par les axes
3.25.1
espace maximal
espace qui peut être balayé par les parties en mouvement du robot, tel que défini par le fabricant, plus
l'espace qui peut être balayé par le terminal et la pièce
[ISO 8373:1994, définition 4.8.1]
3.25.2
espace restreint
partie de l'espace maximal réduit par des dispositifs de limitation qui fixent des limites qui ne peuvent pas être
dépassées
[ISO 8373:1994, définition 4.8.2 modifiée]
3.25.3
espace de fonctionnement
espace opérationnel
partie de l'espace restreint qui est réellement utilisé lors de l'exécution de tous les mouvements commandés
par le programme de tâche
[ISO 8373:1994, définition 4.8.3]
3.25.4
espace contrôlé
espace défini par les dispositifs de protection périmétriques
3.26
apprentissage (programmation)
programmation réalisée
a) par conduite manuelle du terminal du robot, ou
b) par conduite manuelle d'un dispositif mécanique de simulation, ou
c) au moyen d'un pendant d'apprentissage en faisant effectuer au robot les actions souhaitées
[ISO 8373:1994, définition 5.2.3]
3.27
trajectoiriste
personne qui fournit au robot un ensemble spécifique d'instructions pour accomplir une tâche
NOTE Voir programmeur (3.16.4).
3.29
centre d'outil (CDO)
point défini pour une application donnée par rapport au système de coordonnées de l'interface mécanique
[ISO 8373:1994, définition 4.9]
3.30
utilisateur
entité qui utilise les robots et qui est responsable du personnel associé au fonctionnement du robot
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4 Analyse des phénomènes dangereux et appréciation du risque
L'Annexe A contient une liste des phénomènes dangereux qui peuvent être présents dans l'environnement
robot. Une analyse des phénomènes dangereux doit être réalisée pour identifier tout autre phénomène
dangereux pouvant être présent.
Une évaluation du risque doit être réalisée pour les phénomènes dangereux lors de l'analyse des
phénomènes dangereux. Cette évaluation du risque doit notamment porter sur
a) les fonctionnements prévus du robot, y compris l'apprentissage, la maintenance, le réglage et le
nettoyage,
b) la mise en marche inattendue,
c) l'accès par du personnel venant de toutes les directions,
d) les mauvais usages raisonnablement prévisibles du robot,
e) l'effet des défaillances du système de commande, et,
f) si nécessaire, les phénomènes dangereux associés à l'application robotisée spécifique.
Les risques doivent être éliminés ou réduits dans un premier temps par la conception ou la substitution, puis
par des mesures de protection et d'autres mesures complémentaires. Tout risque résiduel doit ensuite être
réduit par d'autres mesures (par exemple des avertissements, des signaux, de la formation).
Les exigences décrites dans l'Article 5 résultent du processus itératif consistant à appliquer des mesures de
protection, conformément aux Figures 1 et 2 de l'ISO 12100-1:2003 et selon l'ISO 12100-2, aux phénomènes
dangereux identifiés dans l'Annexe A.
NOTE L'ISO 12100 et l'ISO 14121 fournissent des recommandations relatives à la réalisation de l'analyse des
phénomènes dangereux et à la réduction du risque.
5 Exigences de sécurité et mesures de prévention
5.1 Généralités
Le robot doit être conçu conformément aux principes de l'ISO 12100-1 pour les phénomènes dangereux
pertinents. Les phénomènes dangereux significatifs ne sont pas couverts par le présent document.
Les robots et les systèmes robots doivent être conçus et construits pour satisfaire aux exigences de
performances suivantes:
NOTE 1 Les exigences du présent article peuvent être satisfaites par des méthodes de vérification, y compris, mais de
façon non limitative:
⎯ A: l'inspection visuelle;
⎯ B: les essais pratiques;
⎯ C: les mesures;
⎯ D: l'observation pendant le fonctionnement;
⎯ E: l'analyse des schémas électriques.
NOTE 2 Les méthodes recommandées pour la vérification des différentes prescriptions décrites dans le présent article
sont indiquées dans une note à la fin de chaque paragraphe par une lettre [A, B, C, …] correspondant aux méthodes
énumérées ci-dessus.
5.2 Exigences générales
5.2.1 Éléments de transmission de puissance
L'exposition à des éléments dangereux tels que des arbres de moteur, des engrenages, des courroies
d'entraînement ou des trains d'engrenages doit être empêchée par des protecteurs fixes ou des protecteurs
mobiles. Les protecteurs mobiles doivent être asservis aux mouvements dangereux, de sorte que les
mouvements dangereux s'arrêtent avant que les parties dangereuses puissent être atteintes. La performance
relative à la sécurité du système de commande associé au verrouillage doit être conforme aux exigences de
l'Article 5.4.
NOTE [A, B, C].
5.2.2 Perte ou variation de puissance
La perte ou les variations de la puissance motrice ne doivent pas générer de phénomène dangereux.
Le nouvel enclenchement de la puissance motrice après une perte de puissance ne doit entraîner aucun
mouvement.
Les terminaux doivent être conçus et construits de sorte que la perte ou la variation de la puissance électrique,
hydraulique, pneumatique ou par dépression, n'entraîne pas de phénomène dangereux. Si ce n'est pas
réalisable, d'autres méthodes de protection doivent être prévues contre les phénomènes dangereux.
Les systèmes de changement d'outil doivent être conçus et installés de sorte que l'outil ne puisse être relâché
que lorsqu'il est dans une position assignée sûre; le déverrouillage ne doit pas créer de phénomène
dangereux.
NOTE 1 Voir la CEI 60204-1 pour les prescriptions relatives à l'alimentation en énergie électrique.
NOTE 2 [B, E].
5.2.3 Dysfonctionnement de composant
Les composants de robot doivent être conçus, fabriqués, sécurisés ou intégrés, de sorte à minimiser les
phénomènes dangereux provoqués par la rupture, le desserrage ou la décharge d'énergie accumulée.
NOTE [A, B, D].
5.2.4 Sources d'énergie
Des moyens doivent être fournis pour isoler le robot des sources d'énergie dangereuses telles qu'électriques,
mécaniques, hydrauliques, pneumatiques, chimiques, thermiques, potentielles, cinétiques ou autres. Ces
moyens doivent comporter une possibilité de verrouillage ou doivent garantir que la position hors énergie est
sûre.
NOTE [A, B, C, E].
5.2.5 Énergie accumulée
Des moyens doivent être fournis pour commander la libération de l'énergie accumulée. Une étiquette doit être
apposée au niveau de la source d'énergie accumulée pour identifier le phénomène dangereux.
NOTE 1 Cette énergie peut se présenter sous forme d'accumulateurs de pressions d'air et hydraulique, de
condensateurs, de batteries, de ressorts, de contrepoids, de volants d'entraînement, etc.
NOTE 2 [B, D, E].
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5.2.6 Compatibilité électromagnétique (CEM)
La conception et la construction du robot doivent être conformes à la CEI 61000 pour empêcher tout
mouvement ou situations dangereux dus aux effets des perturbations électromagnétiques (EMI), des
perturbations radioélectriques (RFI) et de la décharge électrostatique (ESD).
NOTE 1 Voir la CEI 61000-6-2 et la CEI 61000-6-4.
NOTE 2 [A, B, C, E].
5.2.7 Équipement électrique
L'équipement électrique du robot doit être conçu et construit conformément aux exigences pertinentes de la
CEI 60204-1.
NOTE [A, B, E].
5.3 Organes de commande
5.3.1 Généralités
Les organes de commande qui génèrent la puissance ou le mouvement doivent être conçus et construits de
sorte à satisfaire les critères de performance de 5.3.2 à 5.3.5.
5.3.2 Protection contre le fonctionnement involontaire
Les organes de commande doivent être construits et positionnés de sorte à empêcher tout fonctionnement
par inadvertance. Par exemple, un bouton-poussoir protégé ou un commutateur à clé placé de façon
appropriée peut être utilisé.
NOTE [A, B].
5.3.3 Indication d'état
L'état des organes de commande doit être indiqué, par exemple sous-tension, défaut détecté, fonctionnement
automatique.
NOTE [A, B, D].
5.3.4 Étiquetage
Les organes de commande doivent porter un étiquetage indiquant clairement leur fonction.
NOTE [A].
5.3.5 Point unique de commande
Le système de commande du robot doit être conçu et construit de telle sorte que, lorsque le robot est placé
sous le contrôle local du pendant ou de tout autre dispositif de commande d'apprentissage, toute initiation
d'un mouvement du robot ou toute modification de la sélection de commande locale à partir de toute autre
source doit être empêchée.
NOTE [B, D, E].
5.4 Performances du système de commande relatif à la sécurité (matériel/logiciel)
5.4.1 Généralités
Les systèmes de commande relatifs à la sécurité (électriques, hydrauliques, pneumatiques et logiciels)
doivent satisfaire aux critères de performance énumérés en 5.4.2. au minimum, à moins que les résultats
d'une appréciation du risque déterminent que d'autres critères de performance selon 5.4.3 sont appropriés. La
performance du système de commande relatif à la sécurité réalisée par l'équipement doit être indiquée de
manière visible dans les informations pour l'utilisation fournies avec l'équipement.
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 10218, la performance du système de commande relatif à la
sécurité est établie selon des catégories décrites dans l'ISO 13849-1:1999. D'autres normes proposant
d'autres exigences de performances, comme la fiabilité des commandes, les niveaux de performance et les
niveaux d'intégrité de sécurité, peuvent être utilisées. Dans le cas où ces normes sont utilisées pour la
conception des systèmes de commande relatifs à la sécurité, il est recommandé de s'assurer qu'un niveau
équivalent de réduction du risque est atteint.
5.4.2 Exigence de performance
Lorsque des systèmes de commande relatifs à la sécurité sont requis, les parties relatives à la sécurité
doivent être conçues de sorte que:
a) un défaut unique dans n'importe laquelle de ces parties ne doit pas entraîner la perte de la fonction de
sécurité;
b) chaque fois que cela est raisonnablement applicable, le défaut unique doit être détecté dès ou avant la
prochaine sollicitation de la fonction de sécurité;
c) lorsqu'un défaut unique apparaît, la fonction de sécurité est toujours assurée et l'état de sécurité doit être
maintenu jusqu'à ce que le défaut soit corrigé;
d) tous les défauts raisonnablement prévisibles doivent être détectés.
Cette exigence est considérée comme une exigence de catégorie 3 telle que décrite dans l'ISO 13849-1:1999.
NOTE 1 Cette exigence de détection du défaut unique ne signifie pas que tous les défauts seront détectés. En
conséquence, l'accumulation de défauts non détectés peut entraîner un signal de sortie imprévu et une situation
dangereuse sur la machine. La liaison mécanique des contacts d'un relais ou la surveillance de sorties électriques
redondantes constitue des exemples typiques de mesures applicables pour la détection des défauts. Il convient de
réaliser une analyse des modes de défaillance afin de s'assurer que tous les défauts raisonnablement prévisibles sont pris
en considération.
NOTE 2 [B, D, E].
5.4.3 Autres critères de performance du système de commande
Les résultats d'une appréciation du risque globale, réalisée sur le robot et son application prévue, peuvent
justifier de l'application d'une performance du système de commande relatif à la sécurité autre que de
catégorie 3 (par exemple catégorie 2 ou 4). D'autres critères de performance sont décrits dans
l'ISO 13849-1:1999.
La sélection de l'un de ces autres critères de performance relatifs à la sécurité doit être spécifiquement
identifiée et des restrictions et des avertissements appropriés doivent être mentionnés dans les informations
pour l'utilisation fournies avec l'équipement concerné.
NOTE [B, D, E].
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5.5 Fonctions d'arrêt du robot
5.5.1 Généralités
Chaque robot doit disposer d'une fonction d'arrêt de protection et d'une fonction d'arrêt d'urgence
indépendante. Ces fonctions doivent permettre la connexion de dispositifs de protection externes. Un signal
de sortie pour l'arrêt d'urgence peut être fourni en option conformément à l'Annexe D. Le Tableau 1 fournit
une comparaison des fonctions d'arrêt d'urgence et d'arrêt de protection.
Tableau 1 — Comparaison des arrêts d'urgence et des arrêts de protection
Arrêt d'urgence Arrêt de protection
Emplacement L'opérateur dispose d'un accès rapide et libre Déterminé par la formule de distance de
sécurité
Activation Manuel Automatique ou manuel
Performance du système Catégorie 3 de l'ISO 13849-1:1999 ou tel que Catégorie 3 de l'ISO 13849-1:1999 ou
de sécurité déterminé par l'appréciation du risque tel que déterminé par l'appréciation du
risque
Réinitialisation Uniquement manuelle Manuelle ou automatique
Fréquence d'utilisation Peu fréquente, Variable,
uniquement en cas d'urgence de chaque cycle à peu fréquent
Effet Suppression de la puissance Contrôle le phénomène dangereux
de tous les phénomènes dangereux protégé
NOTE [B, D, E].
5.5.2 Arrêt d'urgence
Chaque poste de commande capable de générer un mouvement dangereux ou toute autre situation
dangereuse doit comporter une fonction d'arrêt d'urgence à déclenchement manuel qui
a) est conforme aux exigences de 5.4 et de la CEI 60204-1:2005; 9.2.5.4.2;
b) prévaut sur toutes les autres commandes du robot;
c) stoppe tous les phénomènes dangereux;
d) supprime la puissance d'entraînement des actionneurs du robot;
e) supprime tout autre phénomène dangereux contrôlé par le robot;
f) reste active jusqu'à la remise à zéro;
g) doit être remise à zéro seulement par action manuelle, de manière à ne pas causer de redémarrage
après la remise à zéro, mais qui doit seulement permettre un redémarrage.
La sélection d'un arrêt de catégorie 0 ou de catégorie 1 pour l'arrêt d'urgence doit être déterminée en fonction
de l'appréciation du risque conformément à la CEI 60204-1:2005, 9.2.2.
Lorsqu'un signal de sortie d'arrêt d'urgence est fourni,
⎯ cette sortie doit fonctionner même lorsque le robot est hors tension, ou
⎯ si le signal de sortie ne peut pas fonctionner lorsque le robot est hors tension, un signal d'arrêt d'urgence
doit être généré.
Le dispositif d'arrêt d'urgence doit être conforme à la CEI 60204-1:2005 10.7et à l'ISO 13850.
NOTE [A, B, D, E].
5.5.3 Arrêt de protection
Le robot doit disposer d'un ou de plusieurs circuits d'arrêt de protection (arrêt de catégorie 0 ou 1, comme
décrit conformément à la CEI 60204-1:2005, 9.2.2), conçus pour la connexion de dispositifs de protection
externes.
NOTE [B, D, E].
Ce circuit d'arrêt doit contrôler les phénomènes dangereux en provoquant l'arrêt de tous les mouvements du
robot, supprimer la puissance des actionneurs motorisés du robot et entraîner l'interruption de tout autre
phénomène dangereux commandé par le système robot. Cet arrêt peut être déclenché manuellement ou par
une logique de commande.
La performance de la fonction arrêt de protection doit satisfaire aux exigences de 5.4.
NOTE [B, D, E].
5.6 Commande en vitesse réduite
Lors du fonctionnement dans des conditions de commande en vitesse réduite, la vitesse du plateau terminal
et celle du centre d'outil (CDO) ne doivent pas dépasser 250 mm/s. Il convient de permettre la sélection de
vitesses inférieures à 250 mm/s.
La commande en vitesse réduite doit être conçue et construite de sorte que, en cas de dysfonctionnement
raisonnablement prévisible, la vitesse du plateau terminal et celle du centre d'outil ne dépassent pas les
limitations de vitesse de la vitesse réduite.
Un moyen d'ajustement de la vitesse du CDO doit être fourni.
NOTE [B, C].
5.7 Modes de fonctionnement
5.7.1 Sélection
Les modes de fonctionnement doivent être sélectionnés par un moyen sûr qui, seul, valide les modes
sélectionnés; par exemple, un interrupteur à clé ou tout autre moyen qui assure une sécurité similaire
(c'est-à-dire commande supervisée).
Ces moyens doivent
a) indiquer sans ambiguïté le mode de fonctionnement sélectionné, et
b) ne pas enclencher par eux-mêmes de mouvement du robot ou d'autres phénomènes dangereux.
Une ou des sorties optionnelles peuvent être fournies pour indiquer le mode sélectionné. Si ces sorties sont
fournies pour des raisons relatives à la sécurité, elles doivent satisfaire aux exigences de 5.4 (voir Annexe D).
NOTE 1 Des principes de symbolisation des modes sont donnés à l'Annexe E.
NOTE 2 [B, D, E].
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5.7.2 Mode automatique
En mode automatique, le robot doit exécuter le programme des tâches. Le dispositif de commande du robot
ne doit pas être en mode manuel et les mesures de protection doivent être en fonctionnement.
Le fonctionnement automatique doit être empêché si une condition d'arrêt est détectée.
Le passage à un autre mode doit entraîner un arrêt.
NOTE [A, D, E].
5.7.3 Mode manuel en vitesse réduite
Le mode manuel en vitesse réduite doit satisfaire aux exigences de 5.3.4 ainsi que de 5.6 et doit permettre au
robot de fonctionner par intervention humaine. Le fonctionnement automatique est interdit dans ce mode. Ce
mode est utilisé pour le pilotage manuel, l'apprentissage, la programmation et la vérification de programme du
robot; il peut être le mode sélectionné pour accomplir certaines tâches de maintenance.
Les informations pour l'utilisation doivent contenir les instructions et les avertissements appropriés, de sorte
que, dans la mesure du possible, le mode manuel de fonctionnement doit pouvoir être activé que si toutes les
personnes sont à l'extérieur de l'espace protégé. Avant de sélectionner le mode automatique, tous les
protecteurs désactivés doivent recouvrer leur fonction complète.
NOTE 2 [B, C, D, E].
5.7.4 Mode manuel grande vitesse
Si ce mode est fourni, des vitesses supérieures à 250 mm/s peuvent être atteintes. Dans ce cas, le robot doit
a) disposer d'un moyen pour sélectionner le mode manuel grande vitesse qui nécessite une action délibérée
(par exemple un interrupteur à clé sur la baie de commande du robot) et une action de confirmation
supplémentaire;
b) dès la sélection du mode manuel grande vitesse, passer par défaut à une vitesse égale ou inférieure à
250 mm/s;
c) fournir un pendant conforme à 5.8 et équipé d'un dispositif à action maintenue supplémentaire,
exclusivement pour ce mode, permettant au robot de poursuivre ses mouvements;
d) fournir sur le pendant un moyen pour ajuster la vitesse de la valeur par défaut à la valeur programmée;
e) fournir une indication de la vitesse ajustée sur le pendant (par exemple surbrillance sur l'affichage du
pendant).
NOTE 1 Ce mode manuel optionnel était connu précédemment sous le nom T2, ou vérification de programme grande
vitesse.
NOTE 2 [B, C, D, E].
5.8 Commandes du pendant
5.8.1 Généralités
Lorsqu'un pendant ou un autre dispositif de commande comporte la capacité de commander le robot à
l'intérieur d'un espace contrôlé, les exigences décrites de 5.8.2 à 5.8.7 doivent s'appliquer.
NOTE Cela s'applique à tout dispositif utilisé pour commander un robot à l'intérieur d'un espace contrôlé, la
puissance d'entraînement étant appliquée à l'un quelconque des axes du robot. Cela comprend les robots avec un mode
d'apprentissage manuel motorisé, utilisant soit des commandes manuelles montées sur le robot, soit des commandes
d'apprentissage principales ou secondaires.
5.8.2 Commande du mouvement
Le mouvement du robot initié à partir du pendant ou du dispositif de commande d'apprentissage doit être sous
contrôle de la vitesse réduite, tel que décrit en 5.6. Lorsque des dispositions sont prévues sur le pendant pour
sélectionner des vitesses plus élevées, le système robot doit satisfaire aux exigences décrites en 5.7.4. Tous
les boutons et les autres dispositifs sur le pendant générant des mouvements du robot doivent arrêter le
mouvement lorsqu'ils sont relâchés.
NOTE [B, D, E].
5.8.3 Dispositif de validation
Le pendant ou le dispositif de commande d'apprentissage doit comprendre un dispositif de validation à trois
positions, conforme à 10.9 de la CEI 60204-1:2005, qui autorise le mouvement du robot et tous les autres
phénomènes dangereux commandés par le robot, lorsqu'il est maintenu en position centrale de validation. Ce
dispositif de validation doit présenter les caractéristiques de performance suivantes:
a) le dispositif de validation peut être intégré à la commande du pendant ou être physiquement séparé (par
exemple un dispositif de validation de type poignée) et doit fonctionner indépendamment de tout autre
fonction ou dispositif de commande de mouvement;
...
Questions, Comments and Discussion
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