De nieuwe regels voor robotveiligheid: ISO 10218:2025, het ‘toepassingsveiligheidsprincipe’ en naleving van het ‘actieve evenwicht’-principe in fysieke AI
Jarenlang ging de robotica-industrie uit van een geruststellend marketingverhaal: koop een collaboratieve robot („cobot“), haal hem uit de doos, zet hem naast een menselijke operator neer en schaf de dure veiligheidshekken af. Nu mobiele manipulatoren, cobots met een hoog draagvermogen en dynamisch stabiele humanoïde robots echter hun intrede doen in ongestructureerde fabrieksomgevingen, stuit dit verhaal op een harde regelgevende realiteit.
In het kader van de uitgebreide herziening van ISO 10218 (delen 1 en 2) in 2025 en de bijbehorende Amerikaanse norm ANSI/A3 R15.06-2025 wordt veiligheid niet langer beoordeeld als een statische eigenschap van de robothardware. In plaats daarvan wordt in de moderne regelgeving het ‘Application-Safety Principle’gehanteerd : veiligheid is een eigenschap van de complete, geïmplementeerde toepassing– inclusief de robotarm, de eindeffector, het werkstuk, de werksnelheid en de geometrie van de werkplek.
In dit artikel gaan we in op de belangrijkste veranderingen in de regelgeving die fysieke AI een nieuwe invulling geven, de werking van samenwerkingsmodi en de manier waarop engineeringteams kunnen voldoen aan de voorschriften in het tijdperk van dynamisch stabiele loopmachines.
1. De gevaarlijke mythe van de „van nature veilige“ robot
Een veelvoorkomende overtreding van de voorschriften doet zich voor wanneer een bedrijf een „gecertificeerde” collaboratieve robotarm in gebruik neemt, maar vervolgens een veiligheidsboete krijgt opgelegd door toezichthouders (zoals OSHA op grond van de General Duty Clause). De robot zelf is niet veranderd, maar de inzet ervan voldeed niet aan de voorschriften.
Waarom is dit zo? Volgens internationale normen wordt een kale robotarm die door een OEM wordt geleverd, louter aangemerkt als „gedeeltelijk voltooide machine”. Deze kan op zichzelf niet „inherent veilig” zijn, omdat het risicoprofiel ervan volledig afhangt van de context waarin de taak wordt uitgevoerd:
- Veilig gebruik: Een krachtbegrensde, samenwerkende arm die een inspectiesonde van zacht schuim met lage snelheid verplaatst.
- Onveilige toepassing: Precies dezelfde krachtbegrensde arm, uitgerust met een scherpe ontbraamsspindel, een lasbrander voor hoge temperaturen, of die zware plaatmetalen op ooghoogte vervoert.
Volgens ISO 10218:2025 moeten integrators en exploitanten van installaties voor elke specifieke toepassing een verplichte, taakgerichte risicobeoordeling (ISO 12100) uitvoeren. Hardwarecertificering (zoals een CE-markering) heeft alleen betrekking op de robotarm zelf; voor de volledige cel is een eigen, onafhankelijke conformiteitscertificering vereist.
2. Uitleg over de vier samenwerkingsmodi (ISO/TS 15066)
Om werkzaamheden zonder hekwerk of met beperkte afscherming mogelijk te maken, worden in de geldende technische specificatie ISO/TS 15066 (die inmiddels volledig is opgenomen in het ISO 10218:2025-kader) vier verschillende samenwerkingsmodi gedefinieerd:
| Samenwerkingsmodus | Hoe het de gebruiker beschermt | Primaire sensor- en besturingshardware | Typische toepassing |
|---|---|---|---|
| Veiligheidsgecertificeerde, bewaakte halte | De robot stopt met alle bewegingen zodra een mens de gedeelde werkruimte betreedt, en gaat pas weer verder als de zone vrij is. | Veiligheidslaserscanners, lichtgordijnen en veiligheidsrelais. | Handmatig laden/lossen, inspectiecellen voor assemblage. |
| Handmatig sturen | De operator stuurt de bewegingen van de robot rechtstreeks aan via een interface die kracht en koppel registreert, in combinatie met een activeringsschakelaar. | Op de pols te bevestigen 6-assige kracht-/koppelsensor + activeringsschakelaar met 3 standen. | Direct padonderwijs, ondersteuning bij het positioneren van zware onderdelen. |
| Snelheids- en afstandscontrole (SSM) | De robot past zijn snelheid dynamisch aan op basis van de realtime afstand tot werknemers in de buurt en stopt als de minimale afstand wordt overschreden. | 2D/3D-veiligheids-LiDAR-scanners, optische volgsystemen. | Verpakking in gedeelde ruimte, machinebediening met variabele afstand. |
| Vermogens- en krachtbegrenzing (PFL) | Ingebouwde sensoren beperken tijdelijke en continue contactkrachten/drukken tot onder de drempelwaarden voor letsel bij mensen tijdens onverwachte botsingen. | Samenwerkende koppelsensoren, schatting van de motorstroom, flexibele capacitieve huiden. | Lichte assemblage, werkzaamheden in het laboratorium, pick-and-place-toepassingen met een laag laadvermogen. |
Biomechanische krachtlimieten
In de Power & Force Limiting (PFL)-modus moeten de contactkrachten strikt voldoen aan de biomechanische kracht- en drukdrempels die zijn vastgelegd voor 29 verschillende lichaamsdelen volgens ISO/TS 15066, bijlage A. Zo variëren de grenswaarden voor kortstondig contact bijvoorbeeld van 65 N voor gevoelige gebieden van de schedel en het gezicht tot hogere grenswaarden voor grote spiergroepen. Als een scherp gereedschap of een zware lading druk uitoefent die boven deze drempelwaarden ligt, wordt externe beveiliging (zoals lichtgordijnen of veiligheidsscanners) wettelijk verplicht, ongeacht de ingebouwde koppel-sensoren in de gewrichten van de robot.
3. De grenzen van de humanoïde robotica: dynamische stabiliteit, valzones en LOTO
De snelle industrialisering van tweebenige humanoïde robots brengt fysieke risico’s met zich mee waarvoor de bestaande normen voor stationaire robots nooit zijn ontworpen. Stationaire robotarmen zijn aan de vloer verankerd, waardoor energie-isolatie eenvoudig te realiseren is. Humanoïden daarentegen zijn dynamisch stabiele loopmachines die afhankelijk zijn van continue, actieve evenwichtsregeling om rechtop te blijven staan.
Dit brengt unieke uitdagingen op het gebied van naleving met zich mee, die momenteel worden vastgelegd in de nieuwe norm ISO 25785-1:
De paradox van Lockout/Tagout (LOTO)
Volgens de traditionele OSHA-voorschriften voor lockout/tagout (LOTO) moet tijdens onderhoudswerkzaamheden alle elektrische en hydraulische energie volledig worden afgesloten. Wanneer een 1,7 meter hoge, 70 kg zware humanoïde robot echter van stroom wordt ontdaan, worden zijn gewrichten slap, waardoor hij omvalt. Een vallende humanoïde vormt een ernstig risico op beknelling voor onderhoudspersoneel.
De oplossing voor naleving: Toezichthoudende instanties erkennen de procedures voor alternatieve energiecontrole bij lopende robots. Volgens deze protocollen blijft de tweevoeter elektrisch aangedreven om zijn actieve evenwicht te behouden, maar worden de kinematische ketens in een veilige, niet-functionele toestand vergrendeld, waarbij de gewrichtsactuatoren elektronisch worden geblokkeerd.
Dynamische valzones en nulenergiehoudingen
Instellingen waar lopende humanoïden worden ingezet, moeten dynamische valzones aanwijzen en handhaven. Voor een humanoïde van 1,7 meter die met een snelheid van 1,5 m/s loopt, is een duidelijk gemarkeerde perimeter vereist die zich in alle richtingen ten minste 2 meter uitstrekt. Bovendien maken moderne besturingsarchitecturen gebruik van Zero-Energy Pose Protocols: als zich een catastrofale systeemstoring voordoet, zorgen de gewrichtsactuatoren door middel van gecontroleerde zwaartekrachtdemping ervoor dat de robot naar binnen in een knielende houding in elkaar zakt, waardoor het zwaartepunt wordt verlaagd en de inslagradius tot een minimum wordt beperkt.
4. Lichtgewicht constructieontwerp als intrinsieke veiligheid
Hoewel actieve sensorlussen en softwaregestuurde grenswaarden essentieel zijn, blijft de mechanische fysica de doorslaggevende factor bij een botsing. De ernst van letsel door contact wordt bepaald door de kinetische energie (Ek = 1⁄2mv²).
Bij een botsing met hoge snelheid zijn de reactietijden van de regelkring (doorgaans 10–50 ms) vaak langer dan de duur van de eerste schokpiek. Daardoor worden de piekwaarden van de botskrachten vrijwel volledig bepaald door de effectieve bewegende massa van de robot, en niet zozeer door de elektronische remsoftware.
Hier vormt lichtgewicht constructietechniek een fundamentele voorwaarde voor intrinsieke veiligheid:
- Grote besparingen: Door zware constructieverbindingen van gegoten aluminium te vervangen door 3D-geprinte composietmaterialen met continue vezels (zoals CFRTP) wordt de massa van de verbindingen met 30% tot 50% verminderd.
- Lagere kinetische energie: Door de constructiemassa te verminderen, neemt de kinetische energie tijdens het gebruik direct af, waardoor cobots en humanoïden met aanzienlijk hogere productiesnelheden kunnen werken, terwijl ze veilig binnen de krachtlimieten van ISO/TS 15066 blijven.
- Trillingsisolatie: De in het binnenste van de schakels geïntegreerde celvormige roosterstructuren absorberen botsingsenergie en dempen hoogfrequente motortrillingen, waardoor zowel de botsveiligheid als de precisie van de bewegingen van de eindeffector worden verbeterd.
Bij Norck Robotics zijn we gespecialiseerd in het ontwerpen van hoogwaardige composietonderdelen en geoptimaliseerde structurele ontwerpen die fabrikanten van robotica helpen de afweging tussen stijfheid en gewicht op te lossen.
👉 Ontdek op onze pagina ‘Norck Robotics – Lichtgewicht materialen’ hoe onze geavanceerde composietmaterialen en op maat gemaakte oplossingen voor additive manufacturing de intrinsieke veiligheid en het laadvermogen van uw robotsystemen kunnen verbeteren! 🔗
Conclusie
Het waarborgen van robotveiligheid in 2026 is een actieve technische discipline, geen passief hardware-label. Door inzicht te krijgen in het ‘Application-Safety Principle’, ontwerpen met inachtneming van biomechanische krachtlimieten en het verminderen van de bewegende massa van de constructie door middel van geavanceerde composietmaterialen, kunnen engineeringteams robotopstellingen bouwen die zowel zeer productief zijn als volledig voldoen aan de wereldwijde veiligheidsnormen.
👉 Ontdek op onze pagina ‘Norck Robotics – Lichtgewicht materialen’ hoe onze geavanceerde composietmaterialen en op maat gemaakte oplossingen voor additive manufacturing de intrinsieke veiligheid en het laadvermogen van uw robotsystemen kunnen verbeteren! 🔗