Sûreté et Sécurité des robots

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Lorsque nous pensons à la robotique, la première image qui nous vient à l'esprit est soit un robot humanoïde, soit un bras robotique, mais la robotique n'est pas limitée. Il existe des robots dans tous les domaines contraignants, comme l'aérospatiale, la défense, l'espace, l'automobile, le médical, l'industrie, etc. La plupart de ces applications sont de sécurité ou critiques. Par conséquent, nous devrions nous concentrer sur la sûreté et la sécurité de ces robots ; sinon, un dysfonctionnement peut causer de graves dommages à l'homme ou une perte en capital colossale.

Les robots sont classés en fonction de leurs types d'application comprennent les robots industriels (tels que la logistique, la fabrication) et les robots de service (robots qui assistent les êtres humains dans la défense, l'éducation, la maison, etc.). Dans cet article, nous nous concentrerons exclusivement sur les robots industriels.

• Les robots industriels sont les machines utilisées pour l'automatisation industrielle qui peuvent automatiquement contrôler, se déplacer/tourner autour de plusieurs axes. Ces robots peuvent être mobiles ou fixes, par exemple des robots guidés à la main, des manipulateurs en série, etc.
• Les robots collaboratifs (Cobots) sont les versions améliorées des robots industriels. Ces robots travaillent avec les humains et interagissent avec eux à l'aide d'effecteurs finaux. Un effecteur terminal est un dispositif qui interagit avec l'environnement.

Dynamique du marché - Inde et dans le monde : la robotique est l'un des domaines émergents en Inde, les prévisions d'IndustryARC1 prévoient un taux de croissance annuel composé de 13,3 % pour le marché indien de la robotique industrielle de 2019 à 2024. Et si nous parlons du scénario mondial, alors selon le rapport Mordor Intelligence2, le marché de la robotique était évalué à 23,67 milliards de dollars en 2020, et il devrait atteindre 74 milliards de dollars d'ici 2026 avec un taux de croissance annuel composé de 20,4 % sur la période de prévision. (2021-2026). De plus, cela entraînera une grande transformation dans d'autres sous-industries comme l'agriculture, la défense, etc., en raison de l'avancement et de l'adaptation de la robotique dans ces domaines.

L'industrie de la robotique est en pleine transformation. Il est nécessaire de tirer des leçons du passé, car à plusieurs reprises, les robots ne se sont pas comportés comme prévu en raison de pannes mécaniques, de pannes de courant, de problèmes logiciels et de facteurs environnementaux. Nous devons envisager des moyens d'éviter les dysfonctionnements du robot, car cela peut entraîner des blessures humaines et d'autres problèmes graves.

Souvent, des erreurs stupides entraînent l'échec d'un système. Par exemple, dans une observation3, le logiciel du robot a planté immédiatement après son démarrage ; et le robot s'est arrêté alors qu'il devait effectuer une opération précise. La cause principale de ce comportement était l'erreur causée par la non-vérification de la plage de mémoire allouée dans le constructeur de l'objet, et le développeur a utilisé « sprintf » au lieu de « snprintf ».

Même pendant le débogage, cette erreur n'a pas été détectée. Malheureusement, de tels problèmes logiciels ne sont pas rares et diverses études/enquêtes concluent que les logiciels sont plus sujets aux pannes que le matériel. Par conséquent, il existe de nombreux problèmes de sûreté et de sécurité dont un développeur a besoin pour créer un logiciel fiable. Une façon de rendre le logiciel de robotique plus fiable consiste à suivre les normes, qui aident les développeurs à suivre les meilleures pratiques et à éviter les bogues lors de l'écriture de logiciels de robotique.

Lorsque nous considérons les normes de sécurité pour la robotique, il existe différentes normes pour différentes applications. Par exemple, la norme de sécurité des robots industriels est ISO 10218:2011, celle des robots de soins personnels est ISO 13482:2014 et celle des robots collaboratifs (COBOT) est ISO/TS 15066:2016. Si nous parlons de normes de sécurité, alors IEC 62443 est l'une des normes essentielles à suivre.

Les COBOT partagent l'espace de travail avec les humains et interagissent avec eux, et par conséquent, leur sécurité est beaucoup plus critique car tout dysfonctionnement de ces robots peut causer de graves dommages aux humains. Par exemple, le 13 février 2019, un travailleur d'Omnipure Filter Company au Royaume-Uni est entré accidentellement dans la zone cyclable pour un bras robotique, et le censeur du bras a été déclenché. L'employé a été coincé contre un moule à 400 degrés Fahrenheit qui sortait du four et il a subi de graves brûlures4. Ainsi, certaines directives doivent être suivies lors du développement de machines qui fonctionnent avec des humains afin que de tels cas puissent être évités. Grâce aux efforts du TC 299, un comité ISO très actif pour développer des normes de haute qualité pour le domaine de la robotique, hors jouets et applications militaires.

Essayons de comprendre le contenu des normes ISO 10218:2011 et ISO/TS 15066:2016.

Pour plus de détails, reportez-vous au tableau ci-dessous qui contient la liste des différentes normes de sûreté et de sécurité pour la robotique 7 :

Normes de codage : pour les applications de sécurité et critiques, il est préférable de suivre les normes de sécurité fonctionnelle telles que la norme IEC61508 pour les systèmes industriels. Ces normes recommandent de suivre un sous-ensemble sûr de langage de programmation (tel que MISRA C), en fonction du niveau de criticité (fortement recommandé pour les applications SIL 3 et SIL 4 selon le tableau A.3 de la IEC61508).

MISRA C est un sous-ensemble de langage du langage de programmation C (souvent appelé « norme de codage ») qui est développé et maintenu par la Motor Industry Software Reliability Association (MISRA). Il est conçu pour promouvoir l'utilisation du langage C dans les applications embarquées critiques pour la sécurité, et il fournit une aide inestimable à toute organisation cherchant à se protéger des problèmes inhérents à l'utilisation abusive par inadvertance ou délibérée du langage C. Il existe également d'autres normes de codage telles que SEI CERT C, BARR-C, etc. Il existe également des dictionnaires de vulnérabilité tels que CWE et NVD.

Meilleures pratiques de l'industrie : De plus, un degré de confiance envers la sûreté et la sécurité des applications robotiques peut être établi en se référant aux 7 meilleures pratiques de l'industrie ci-dessous.

Conclusion

Aborder la sûreté et la sécurité est une étape cruciale à travailler pour les robots industriels et collaboratifs. Il n'y a pas de puce unique pour résoudre les problèmes de sûreté et de sécurité ; cependant, la référence aux normes susmentionnées et aux meilleures pratiques de l'industrie peut certainement améliorer le degré de confiance envers des systèmes robotiques fiables. Nous devons toujours veiller à intégrer la sûreté et la sécurité dans la conception et le développement du système robotique, car cela ne peut pas être intégré plus tard.