Regras de Segurança para Robótica e Automação (MEC285)

Em princípio, pequenos projetos mecatrônicos como robôs, braços mecânicos, elevadores e outros que descrevemos nesta revista não apresentam perigos para as pessoas. No entanto, se levarmos em conta que todos eles trabalham com circuitos que em alguns casos são ligados na rede de energia ou operam com altas correntes, usam peças móveis e cortantes e até podem levar à bordo substâncias químicas perigosas, a possibilidade de um acidente sempre existe. É claro que o nosso Robô Inseto não lhe empurrar escada abaixo, e nem o elevador vai lhe prensar o pé, mas é bom estar atento... As regras de segurança que damos neste artigo podem ser úteis aos nossos leitores que acham que estão livres de cortes nos dedos, choques ou de ter um “galo” produzido por um braço manipulador descontrolado.

Um documento divulgado pelo NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health – Instituto Nacional para Segurança e Saúde Ocupacional) que é o órgão do governo dos Estados Unidos que se preocupa com o assunto, trata justamente dos procedimentos básicos envolvendo segurança para as pessoas que trabalham com robôs industriais e sistemas de automação.

É claro, que os robôs industriais são potencialmente muito mais perigosos quer seja pela sua complexidade como pelo fato de terem uma potência capaz de esmagar ou causar sérios ferimentos nas pessoas. No entanto, as regras de segurança desse documento podem servir de guia para quem trabalha com robôs e dispositivos mecatrônicos menores e é justamente destas regras que falaremos a seguir.

Lembramos apenas que existem três diferenças básicas entre os robôs industriais e os de uso doméstico, didáticos ou experimentais como os que descrevemos neste site e em nossos livros.

Potência

Nossos robôs são pouco potentes, raramente excedendo 100 W (pouco mais de 1/7 hp), enquanto que os robôs industriais podem ter potências de dezenas de quilowatts desenvolvendo potências capazes de levantar pesos de centenas ou mesmo milhares de quilogramas.

Grau de complexidade

Quanto mais complexo for o circuito que comanda os movimentos de um automatismo, maior é a probabilidade de que numa falha ele execute um movimento inesperado capaz de causar ferimentos em que estiver próximo.

Nos robôs experimentais, como os que descrevemos, não podemos esperar muito de um robô descontrolado, não mais que um tombo ou bater contra uma parede, mas num robô industrial de alta potência, o descontrole é perigoso justamente pela potência envolvida.

Ambiente

Os robôs industriais, por serem equipamentos altamente especializados operam em ambientes especialmente criados para abrigá-los. Tudo em sua volta é previsto para que ele opere com eficiência e segurança. No caso de pequenos robôs e automatismos de natureza experimental ou didática, o ambiente é o comum em que nós vivemos e eventualmente isso deve ser previsto.

Um ambiente em que existam pessoas passando, crianças ou mesmo sujeito a sol e chuva pode afetar o funcionamento do dispositivo levando-o a um funcionamento imprevisto e até a um acidente.

Regras de Segurança

Para cada projeto mecatrônico, o montador e o usuário devem ter cuidados especiais para não se sujeitar a nenhum tipo de acidente. Em especial isso é válido para todos os equipamentos que sejam ligados à rede de energia e também para aqueles em que dispositivos mecânicos funcionam em conjunto com dispositivos eletrônicos.

Assim, levando em conta os perigos em potencial que muitos aparelhos e as próprias ferramentas usadas na sua elaboração podem apresentar damos algumas regras básicas para a segurança (especialmente importantes se a montagem for feita em escolas e alunos sem muita experiências forem manusear equipamentos que possam ser potencialmente perigosos).

Essas regras também são importantes pelo fato de permitirem que professores e os próprios montadores evitem trabalhar com coisas para as quais ainda não estejam devidamente preparados ou que potencialmente possam aumentar o risco de acidentes. Podemos então separar as regras de segurança em três grupos:

Perigos Mecânicos

Montagens mecatrônicas reúnem partes mecânicas móveis e partes eletrônicas como, por exemplo, robôs, braços mecânicos, elevadores, automatismos para abertura de portas, sistemas mecânicos com controles remotos, etc.

Normalmente, os acidentes mecânicos que podem ocorrer com as partes mecânicas de tais montagens estão relacionados com as partes móveis como engrenagens, garras, alavancas, polias, atuadores, etc. As partes fixas também podem ser perigosas se tiverem pontas ou arestas cortantes. Algumas regras de segurança podem ajudar a evitar acidentes com partes mecânicas móveis de uma montagem:

Cubra as partes móveis que potencialmente podem ser causa de acidentes. Se, para maior efeito visual do projeto estas partes precisarem ficar visíveis, cubra-as com proteções transparentes. A não ser que partes móveis trabalhem com potências muito baixas, travando se um dedo ou ouro objeto for capturado, elas devem ser sempre bem protegidas.

Dependendo da montagem, analise a possibilidade de usar sensores para detectar perigos como, por exemplo, a entrada no campo de ação de uma pessoa em relação ao movimento de uma peça móvel (braço de um robô, por exemplo) ou ainda sensores de corrente que detectam quando um motor ou solenoide está fazendo mais força do que devia indicando que algo está preso no mecanismo que ele movimenta. A figura 1 mostra como obter uma corrente para sensoriamento de sobrecarga de um motor. No circuito indicado, a tensão que aparece no circuito é calculada multiplicando-se a corrente pela resistência em sensora. Podemos programar o comparador para mudar de estado quando a corrente ultrapassar um certo valor.

Evite sempre o uso de partes cortantes ou pontiagudas quando fizer um projeto. Se for um robô de combate como o que publicamos nesta revista, e que usa como armas agulhas, mantenha as agulhas protegidas somente as descobrindo no momento do combate.

Considere o ambiente em que o sistema vai trabalhar, analisando se nas proximidades existem objetos perigosos cuja interação pode causar acidentes. Um braço mecânico pode derrubar um objeto próximo, ao se movimentar, causando assim um acidente. Para esses projetos, sempre planeje sua operação em local livre, uma mesa limpa, por exemplo.

Perigos Elétricos

Os perigos elétricos relacionam-se tanto com choques como curto-circuitos com efeitos explosivos ou mesmo fogo. As principais precauções que o montador de projetos mecatrônicos deve tomar são:

Inclua sempre chaves de emergência nos circuitos que estejam sujeitos a acidentes mais graves, por exemplo, que trabalham com correntes intensas. Essas chaves devem ficar em lugares acessíveis de modo a poderem ser usadas para desligar a alimentação rapidamente em caso de necessidade.

Isole as partes que conduzem altas correntes e que possam ficar expostas ao contacto com partes metálicas do mesmo aparelho ou de outros aparelhos. As partes que conduzem alta tensão devem ter um isolamento especial para evitar que causem choques ou mesmo danifiquem circuitos de controle caso encostem em suas partes.

Sempre que possível use circuitos de proteção quer seja com fusíveis ou disjuntores como sensores especiais que detectem excesso de corrente. Os fusíveis devem ser ligados em série com a alimentação principal e em série com circuitos que estejam sujeitos a falhas causando perigos.

Nos circuitos críticos (que trabalham com tensões muito altas ou correntes intensas) use sistemas duplos de proteção. Além do fusível, coloque também uma chave de proteção que permita seu desligamento rápido.

Nos circuitos de eletrificadores e outros que visam ataques e defesas um sistema capaz de desarmá-los rapidamente em caso de emergência deve ser previsto.

Nunca alimente nenhum projeto diretamente a partir da rede de energia sem ter o máximo cuidado com os isolamentos. Para circuitos de baixa tensão e controle use sempre fontes com transformador.

Perigos Químicos

Muitos projetos eletrônicos, além de partes eletrônicas e mecânicas, podem trabalhar com substâncias químicas que são potencialmente capazes de causar acidentes. É o caso de uma bateria que pode “vazar” ou ainda um robô extintor de incêndios que pode ter suas substâncias ativas escapando para o meio ambiente. Para segurança química devemos levar em conta os seguintes pontos:

Utilize sempre um sistema que possa recolher as substâncias perigosas caso elas vazem evitando o escape para o meio ambiente.

Tome cuidados especiais com produtos que sejam perigosos para as pessoas. Evite seu uso.

Se existir qualquer tipo de substância inflamável no projeto, mantenha um extintor de incêndios nas proximidades.

Não use substâncias perigosas em locais fechados.

Inteligência Artificial

Os projetos mecatrônicos que utilizam algum tipo de “inteligência” estão sujeitos aos mesmos problemas que os demais. No entanto, além deles, deve-se considerar que em alguns casos, a inteligência do dispositivo pode superar a do montador e neste caso você pode perder o controle sobre ele... As consequências podem ser facilmente previstas neste caso.