Gli standard normativi di riferimento nella robotica

Tutti i settori sono sempre regolamentati da standard e normative di riferimento a livello nazionale o internazionale, che consentono di ottenere prodotti di qualità e certificati dal punto di vista della sicurezza o anche dell’interoperabilità. Anche per il settore della robotica che negli ultimi anni ha visto un incredibile processo innovativo non solo all’interno dell’industria e delle fabbriche, vale questo concetto. La criticità delle applicazioni e l’esigenza di elevati criteri di sicurezza per i macchinari autonomi, rende di fatto necessaria l’applicazione di standard normativi per garantire la sicurezza dell’ambiente e delle persone. In questo articolo, andremo ad illustrare alcuni degli standard da tenere in considerazione durante la progettazione robotica.

Sempre in maniera più diffusa, sono riconosciuti universalmente alcuni standard internazionali di sicurezza da applicare alla progettazione e produzione di robot al fine di garantire elevata qualità, affidabilità e sicurezza a garanzia non solo dei clienti finali, ma anche dei fornitori e degli utilizzatori. Infatti, sempre di più la robotica sta prendendo piede non solo all’interno delle fabbriche (con i cosiddetti robot collaborativi) ma anche in contesto elettromedicale, domestico, sui cantieri edili ed in innumerevoli applicazioni. Come ben sappiamo, le soluzioni tecnologiche sono sempre in aggiornamento e non si parla più di semplici macchine che automatizzano un processo, ma si parla di robot e sistemi capaci di apprendere e collaborare con gli operatori per ottenere un risultato finale.

La progettazione e produzione di un robot interessa una vastità di discipline scientifiche che possiamo sintetizzare come di seguito:

Ingegneria meccanica: l'ingegneria meccanica è fondamentale nella progettazione di un robot poiché si occupa della progettazione e dell'analisi delle strutture meccaniche, dei componenti e dei sistemi. Include l'analisi del movimento, la resistenza dei materiali, la progettazione di attuatori, giunti e altri componenti meccanici.
Ingegneria elettronica: l'ingegneria elettronica si concentra sulla progettazione e lo sviluppo di circuiti elettronici, schede di controllo, sensori, attuatori e sistemi di alimentazione per il robot. Questa disciplina riguarda anche l'elettronica di potenza e la gestione dei segnali.
Ingegneria informatica: coinvolta nella progettazione e sviluppo del software che controlla il robot. Include la programmazione, l'architettura del software, l'Intelligenza Artificiale e l'interfacciamento con l'hardware.
Intelligenza Artificiale (IA): tematica cruciale per le funzioni di navigazione, pianificazione, percezione e interazione con l'ambiente.
Le scienze dei materiali sono importanti nella scelta dei materiali adatti per la costruzione dei componenti del robot.
Il controllo automatico per quanto concerne la progettazione di algoritmi e sistemi per il controllo e la regolazione del movimento e delle azioni del robot. Questa disciplina coinvolge la teoria del controllo, la retroazione, il controllo PID e altre tecniche di controllo.
L’ingegneria dei Sistemi per l'integrazione di tutti i componenti hardware e software del robot in un sistema funzionante.

A causa di questa enorme complessità e cooperazione tra diverse discipline scientifiche, lo stato dell’arte del contesto normativo e di standardizzazione presenta ancora innumerevoli lacune e aree di miglioramento. Di fatto, allo stato attuale ci sono determinate normative che si applicano anche semplicemente perché sono diventate un riferimento di “buone pratiche di progettazione” in altri contesti come l’industriale o l’automotive. Di seguito, andiamo ad elencare alcune tra le normative di riferimento che possiamo tenere in considerazione nella progettazione robotica.

La norma ISO 10218

Lo standard principale in termini di robotica è ISO 10218. Questa norma, composta da due parti (ISO 10218-1 dedicata ai robot e ISO 10218-2 dedicata ai sistemi di robot) stabilisce i requisiti di sicurezza per i robot industriali e le loro applicazioni. L’obiettivo normativo è la copertura di aspetti come il design e la costruzione dei robot, i requisiti di sicurezza per l'integrazione dei robot nell'ambiente di lavoro, i dispositivi di protezione e i dispositivi di arresto di emergenza. In particolare, la prima parte della norma ISO 10218-1, intitolata "Robot industriali - Requisiti di sicurezza - Parte 1: Robot", è uno standard internazionale che stabilisce i requisiti di sicurezza per i robot industriali. Di seguito, sono riportati i principali aspetti e il campo applicativo di questa norma:

Campo applicativo: la norma ISO 10218-1 si applica ai robot industriali, che sono progettati per eseguire operazioni ripetitive, controllate e programmate in un ambiente industriale. Copre una vasta gamma di applicazioni industriali, come assemblaggio, saldatura, manipolazione di materiali, imballaggio, lavorazione e altre attività simili.
Requisiti di sicurezza per il design e la costruzione: la norma stabilisce i requisiti di sicurezza che devono essere considerati nel design e nella costruzione dei robot industriali. Questi requisiti riguardano la struttura meccanica del robot, i componenti, i materiali utilizzati e la conformità alle norme di sicurezza pertinenti.
Dispositivi di protezione e dispositivi di arresto di emergenza: la norma fornisce linee guida per l'installazione e l'uso di dispositivi di protezione, come barriere fisiche o sistemi di controllo, per evitare l'accesso non autorizzato alle zone pericolose del robot. Inoltre, definisce i requisiti per i dispositivi di arresto di emergenza che consentono di interrompere rapidamente il funzionamento del robot in situazioni di emergenza.
Comunicazione uomo-robot: la norma stabilisce i requisiti per la comunicazione tra il robot e l'operatore umano. Questo include aspetti come l'indicazione visiva o acustica delle fasi di funzionamento del robot, la segnalazione degli errori, le procedure di avvio e arresto e altri elementi che facilitano la sicurezza e l'interazione con il robot.
Requisiti di documentazione: la norma richiede la disponibilità di documentazione dettagliata riguardante la sicurezza del robot, come il manuale di istruzioni, il manuale di manutenzione, i documenti tecnici e altre informazioni pertinenti. Questi documenti devono fornire le informazioni necessarie per un corretto utilizzo, manutenzione e riparazione del robot in modo sicuro.

La norma ISO 10218-1 è stata preparata per garantire che i robot industriali siano progettati, costruiti e utilizzati in modo sicuro, riducendo al minimo i rischi per gli operatori umani e l'ambiente di lavoro. Essa fornisce una guida importante per i produttori di robot, gli integratori di sistema e gli operatori nel garantire la sicurezza delle operazioni robotiche nell'industria. Seppur riconosciuta universalmente come standard normativo in ambito robotica, all’interno della norma stessa è precisato a quale tipologia di progettazione questa norma non si applica. In particolare, questo documento ISO non è applicabile ai seguenti usi e prodotti:

applicazioni sott'acqua
settore militare (difesa)
robot aerei e spaziali, compreso lo spazio esterno
robot medici e sanitari
protesi e altri ausili per disabili fisici
robot di servizio, che forniscono un servizio a una persona e in quanto tali il pubblico può accedervi
prodotti di consumo in quanto si tratta di uso domestico a cui il pubblico può avere accesso
sollevare o trasportare persone
piattaforme mobili
manipolatori telecomandati

Per ognuno di questi settori specifici appena riportati esistono standard normativi di riferimento, da cui possiamo facilmente comprendere come sia vasto e complesso il quadro normativo (vedi Figura 1) da analizzare in funzione del contesto di applicazione del robot che stiamo progettando.

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