INVESTIGACIÓN. Robótica para la Seguridad y Salud Ocupacional

Este estudio investigó las tendencias de investigación en las aplicaciones de la robótica en seguridad y salud ocupacional. Se aplicó el método cientométrico para analizar cuantitativamente las relaciones entre las aplicaciones de la robótica en la literatura. Se utilizaron las palabras clave "robot", "seguridad y salud ocupacional" y sus variantes para encontrar artículos relevantes. Se recopilaron un total de 137 artículos relevantes publicados entre 2012 y 2022 de la base de datos Scopus para este análisis. Se llevaron a cabo análisis de co-ocurrencia de palabras clave, agrupamiento, acoplamiento bibliográfico y co-citación utilizando VOSviewer para determinar los principales temas de investigación, palabras clave, coautoría y publicaciones clave.

La seguridad de los robots, los exoesqueletos y los trastornos musculoesqueléticos relacionados con el trabajo, la colaboración entre humanos y robots y la monitorización fueron cuatro temas de investigación populares en el campo. Finalmente, se identificaron brechas en la investigación y futuras direcciones de investigación en función de los resultados del análisis, que incluyen esfuerzos adicionales en investigación de robots para almacenes, agricultura, minería y construcción; equipos de protección personal; y colaboración entre múltiples robots. Las principales contribuciones del estudio incluyen la identificación de las tendencias actuales en la aplicación de la robótica en la disciplina de seguridad y salud ocupacional y proporcionar vías para futuras investigaciones en esta disciplina.

Basado en las tendencias de investigación en robótica, seguridad y salud ocupacional de la última década, se identifican y discuten varias direcciones emergentes de investigación para investigadores y colaboradores industriales interesados. En primer lugar, según los resultados del análisis cientométrico, la mayoría de la investigación en esta área se ha centrado en la industria manufacturera. Muchas aplicaciones de la robótica en diferentes industrias aún no han sido estudiadas de manera intensiva en relación con la seguridad y la salud ocupacional, como los robots de almacén, agricultura, minería y construcción. En el lugar de trabajo de almacén, los trabajadores humanos y los robots móviles autónomos (AMR) comparten un espacio de trabajo, lo que puede dar lugar a peligros potenciales. Es importante evaluar el riesgo y detectar posibles peligros en tales escenarios. Además, medir la carga mental del colaborador humano es un factor para minimizar el riesgo al trabajar con robots de almacén. De manera similar, en la agricultura, los robots deben trabajar con trabajadores humanos en entornos al aire libre y fangosos, y es un desafío para ellos colaborar en tales lugares de trabajo, lo que puede resultar en peligros de seguridad únicos. Cómo aliviar las lesiones ocupacionales es una consideración crítica para la investigación en robótica agrícola. Por ejemplo, adoptar estándares de seguridad de robots colaborativos en el lugar de trabajo agrícola para garantizar la seguridad de los trabajadores humanos podría ser un enfoque.

Las industrias de minería y construcción también son entornos de trabajo peligrosos donde los robots pueden ayudar a reducir la carga de trabajo de los trabajadores humanos. Sin embargo, es difícil para los robots trabajar en entornos no estructurados y dinámicos. La colaboración entre humanos y robots es necesaria para superar estos desafíos. Las preocupaciones de seguridad con respecto a la colaboración entre humanos y robots en estas industrias deben ser una prioridad. Aunque la investigación existente ha examinado este tema utilizando sensores, Internet de las cosas (IoT) y métodos de visión por computadora, el campo de investigación todavía está abierto y requiere más esfuerzo. Además, es esencial el desarrollo de estándares de seguridad específicos para robots de minería y construcción que colaboren. Los estándares de seguridad de robots colaborativos publicados por la Robotic Industries Association (RIA) y la Organización Internacional de Normalización (ISO) se dirigen a entornos industriales y requieren modificaciones adicionales para su aplicación en entornos de minería y construcción. Finalmente, la adopción de la industria de robots de construcción aún es limitada debido a las barreras de costo y tecnología. La aceptación de los trabajadores humanos es otro factor que retrasa la adopción de robots en los sitios de construcción. Se necesita investigación para mejorar la aceptación de los robots de construcción.

En segundo lugar, se deben considerar el diseño y los requisitos del equipo de protección personal (EPP) para quienes trabajan con robots colaborativos. En las estaciones de trabajo de robots tradicionales, el ser humano y el robot están separados en diferentes espacios de trabajo para evitar peligros. En las estaciones de trabajo de robots colaborativos, en cambio, el ser humano y el robot comparten el espacio de trabajo o incluso pueden entrar en contacto en ocasiones. Aunque los estándares tienen requisitos estrictos de seguridad para los robots colaborativos, puede ocurrir un contacto inesperado y causar lesiones graves. Una forma de reducir este peligro es determinar el límite de velocidad para el robot colaborativo que mantendría la energía transferida por impacto por debajo de los umbrales aceptables. Las fuerzas de impacto permisibles y la deformación del cuerpo humano determinadas por el estándar de seguridad deben considerarse al establecer la velocidad máxima del robot. Otra forma de proteger a los trabajadores humanos es usar el EPP adecuado. En los sitios de fabricación o construcción típicos, es obligatorio usar EPP, como casco y gafas de seguridad. Al colaborar con robots, se deben considerar o diseñar EPP adicionales, ya que el robot puede impactar al humano desde diversas direcciones en el espacio de configuración.

En tercer lugar, la colaboración entre humanos y robots múltiples está ganando atención en la industria como una forma de aumentar la eficiencia y equilibrar los costos. Los trabajadores humanos pueden trabajar con múltiples robots móviles en el almacén para recoger y transportar bienes. En la industria de la construcción, la combinación de un vehículo aéreo no tripulado (UAV) y un robot móvil se puede utilizar para recopilar datos ambientales más confiables, o varios robots asequibles se pueden utilizar para detectar peligros de caídas. A medida que se desplieguen más robots múltiples colaborativos en el lugar de trabajo, será necesario estudiar el impacto en los trabajadores humanos. Por ejemplo, será necesario determinar el nivel de confianza o comodidad de los trabajadores humanos al colaborar con múltiples robots y realizar un seguimiento continuo de todas las entidades en el espacio de trabajo utilizando sensores, visión por computadora y el IoT. Los sistemas de información, como gemelos digitales o modelado de información de construcción (BIM), pueden ser útiles para monitorear las actividades en tiempo real en el lugar de trabajo complejo. La implementación y asignación de múltiples robots y colisión de sistemas de múltiples robots deben investigarse para garantizar la seguridad de los colaboradores humanos. Además, la asignación de tareas para sistemas de múltiples robots y trabajadores humanos puede permitir que los humanos confíen en el sistema de robots y logren un entorno de trabajo seguro.

En conclusión, esta investigación investigó las relaciones cientométricas en el campo de la robótica, la seguridad y la salud ocupacional en la última década. El estudio empleó análisis de coautoría, acoplamiento bibliográfico, análisis de co-citación y análisis de palabras clave para responder a tres preguntas de investigación e identificar las publicaciones clave en el campo. Las contribuciones al cuerpo de conocimiento incluyeron determinar las tendencias de investigación y analizar las relaciones de citas en este campo. Las cuatro tendencias de investigación identificadas fueron la seguridad de los robots industriales, los exoesqueletos y los trastornos musculoesqueléticos relacionados con el trabajo (WMSD), la colaboración entre humanos y robots y la monitorización. Las publicaciones clave correspondientes fueron revisadas y discutidas. Según los hallazgos, se recomendaron direcciones futuras de investigación, que incluyeron investigación en seguridad y salud ocupacional en robots de almacén, agricultura, minería y construcción; EPP para trabajadores cerca de robots colaborativos; y colaboración de múltiples robots.

Autores del estudio: Ci-Jyun Liang y Marvin H. Cheng
Division of Safety Research, National Institute for Occupational Safety and Health, Morgantown, WV 26505, USA

Referencia Int. J. Environ. Res. Public Health 2023, 20(10), 5904; https://doi.org/10.3390/ijerph20105904