Com que força os robôs de construção devem atingir trabalhadores humanos?

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Imagem de desenho animado de um robô carregando dois grandes blocos de tijolos derrubando acidentalmente um trabalhador da construção civil O estudo diz que há uma necessidade 'urgente' de diretrizes de segurança para robôs em canteiros de obras abertos (Imagem gerada com IA via Ideograma)

Se os robôs de construção não conseguem detectar seus colegas trabalhadores humanos em um local com precisão suficiente, então é importante saber com que força eles podem bater neles sem causar danos.

Esse foi o ponto de partida para um que visa melhorar a segurança dos trabalhadores humanos, à medida que robôs e co-bots se tornam mais comuns em canteiros de obras para todos os tipos de tarefas, incluindo assentamento de tijolos, pavimentação de estradas, instalação de drywall e demolição.

O estudo dos EUA foi conduzido por pesquisadores da Divisão de Pesquisa de Segurança do Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional (NIOSH), Departamento de Engenharia Civil, Universidade Stony Brook, EUA, e PILZ Automation Safety.

Diagrama mostrando um modelo mecânico do impacto lateral entre o trabalhador estático e o robô em movimento. Modelo mecânico do impacto lateral entre o trabalhador estático e o robô em movimento. (Fonte: Safe Operations of Construction Robots on Human-Robot Collaborative Construction Sites)

Ele alertou que robôs e co-bots têm o potencial de ferir trabalhadores por contato inesperado e que, portanto, precisam ser operados sob procedimentos de segurança específicos para evitar danos.

Os pesquisadores observaram que os robôs modernos têm ferramentas que podem ajudá-los a detectar seus equivalentes humanos, incluindo dispositivos de visão computacional que podem detectar o movimento dos trabalhadores ao seu redor e permitir que eles descubram como evitá-los.

Mas eles acrescentaram que as tecnologias não são atualmente bem adotadas em atividades de construção, onde os ambientes são menos estruturados e as tarefas de manipulação são complexas.

“Um canteiro de obras aberto, como um canteiro de obras, geralmente não é um ambiente ideal para que robôs tenham todos os sensores necessários para detectar os movimentos dos trabalhadores e as mudanças ambientais�, disseram eles.

“Perturbações ambientais, ruídos e um número insuficiente de sensores podem afetar muito a capacidade do robô de detectar perigos ao redor e movimentos de objetos existentes no espaço de construção.�

Canteiros de obras dificultam o rastreamento contínuo dos trabalhadores

Isso significa que, embora os robôs possam detectar a presença de trabalhadores, eles podem não ser capazes de monitorá-los continuamente de todas as direções em um local de trabalho aberto. E se eles não conseguem reconhecer os movimentos do trabalhador, isso significa que é menos provável que o robô possa executar todas as operações de segurança necessárias com base na postura corporal do trabalhador.

Então, se você não pode confiar que robôs evitarão trabalhadores em um ambiente de construção, então uma abordagem diferente é necessária. Os pesquisadores disseram que isso envolve “regular a transferência de energia entre o trabalhador humano e o robô, ou o material de construção carregado pelo robô� � em outras palavras, descobrir o quão forte os robôs podem bater em humanos sem causar-lhes ferimentos.

Modelo mecânico do impacto traseiro entre o trabalhador estático e o robô em movimento. Modelo mecânico do impacto traseiro entre o trabalhador estático e o robô em movimento. (Fonte: Safe Operations of Construction Robots on Human-Robot Collaborative Construction Sites)

O estudo considerou dois casos de robôs carregando blocos de alvenaria causando um impacto inesperado nos trabalhadores: o primeiro em que o trabalhador é atingido e empurrado à força para longe de sua posição original ('atingido e empurrado'); e o segundo em que o robô entra em contato com o trabalhador por trás e a parte superior do corpo dele se inclina para frente em torno da cintura, enquanto a parte inferior do corpo permanece imóvel ('atingido e dobrado').

Pesquisadores desenvolveram um conjunto de equações matemáticas complicadas para modelar os impactos entre um trabalho de construção realizado por um homem e dispositivos robóticos em um canteiro de obras seco em cada cenário.

Os resultados simulados mostraram que a carga útil do robô precisaria se mover em velocidades mais lentas no cenário de "atingido e dobrado" para evitar maior força de contato do que no caso de "atingido e empurrado".

O estudo descobriu que a velocidade máxima de um robô de alvenaria deve ser inferior a 700 milímetros por segundo se o robô estiver carregando um bloco de 17 quilos, e 570 milímetros por segundo se estiver carregando um bloco de 25 quilos.

Se ele viajar nessa velocidade, o potencial de lesão pode ser “adequadamente prevenido�, concluiu.

Diretrizes de segurança necessárias

Concluiu, “Esta abordagem pode fornecer valores de referência para operar robôs com segurança em canteiros de obras. No futuro, modelos dinâmicos para diferentes cenários e diferentes ambientes operacionais podem ser desenvolvidos, como tempo chuvoso e solo lamacento.�

Esses valores de referência podem ser usados para informar padrões de segurança futuros. Atualmente, embora padrões de segurança para robôs colaborativos e móveis na indústria de manufatura tenham sido produzidos, nenhum desses padrões foi desenvolvido ainda na construção.

“Se os regulamentos de segurança não ditarem claramente uma operação específica, as peças de trabalho transportadas pelos robôs existentes podem atingir trabalhadores humanos enquanto operam em um ambiente aberto�, disse o estudo.

“A indústria da construção precisa urgentemente de diretrizes de segurança para o uso de equipamentos robóticos em canteiros de obras abertos.�

O artigo do NIOSH foi apresentado no 41º Simpósio Internacional sobre Automação e Dzóپ na DzԲٰçã (ISARC) em Lille, França, no início deste ano.

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