Flota AGV / AMR: dónde termina el LiDAR de prevención de obstáculos y dónde empieza un escáner de seguridad certificado

El escenario: una flota mixta AGV/AMR en un almacén en activo

Imagina un sitio intralogístico representativo: AGV de remolque y AMR de movimiento libre desplazando contenedores y palés entre recepción, estanterías, picking y una celda de paletizado. Los pasillos son estrechos, el rendimiento es alto y — la parte que lo decide todo — las personas comparten el suelo. Los operarios cruzan carriles, el personal de mantenimiento recorre las estanterías, una carretilla elevadora atraviesa. Los robots transportan cargas que sobresalen de su propia huella. Este es el entorno para el que se escribió la norma ISO 3691-4, y es donde una clara separación entre la «detección de navegación» y la «detección de seguridad» deja de ser algo académico.

La flota tiene tres tareas de detección que parecen similares y no son lo mismo: (1) navegar — saber dónde estás y hacia dónde va el pasillo; (2) evitar obstáculos — no chocar contra un palé estacionado u otro robot, reducir la velocidad cuando algo aparece delante; (3) proteger a las personas — detenerse con una parada con clasificación de seguridad antes de que cualquier parte del vehículo o su carga pueda golpear a una persona. Las tareas 1 y 2 son funciones de disponibilidad/productividad. La tarea 3 es una función de seguridad para la vida con un Nivel de Prestaciones legalmente requerido. Confúndelas y tendrás o bien un robot que se detiene de forma molesta todo el día, o — mucho peor — uno que en realidad no es seguro.

¿Qué norma regula realmente la seguridad de los AGV/AMR?

ISO 3691-4:2023 — publicada en junio de 2023, sustituyendo a la edición de 2020 — es la norma de aplicación maestra para las carretillas industriales sin conductor y sus sistemas, abarcando explícitamente AGV, AMR y AGC. Dos partes de ella fijan la columna vertebral de este caso:

• La Tabla 1 del Anexo A asigna los Niveles de Prestaciones requeridos (según ISO 13849-1) a las partes del sistema de control relativas a la seguridad — concretamente el Sistema de Detección de Personas y el control del Sistema de Frenado. Estas son las dos funciones de seguridad que debes diseñar hasta un PL objetivo.
• El cuerpo de la norma exige la detección de personas en todo el ancho de la carretilla y su carga en la dirección de marcha, una parada de emergencia conforme a ISO 13850:2015 y protección por contacto suplementaria (p. ej. parachoques) donde la detección óptica no pueda cubrir un peligro.

La consecuencia es contundente: el medio de detección de personas debe ser un dispositivo de detección con clasificación de seguridad — no un LiDAR de prevención de obstáculos. Esa única frase es la razón por la que existe el resto de esta página. Para un recorrido más profundo por las normas, consulta nuestra guía de ISO 3691-4 sobre carretillas industriales sin conductor.

¿Qué hace que un escáner láser tenga «clasificación de seguridad»? (IEC 61496-3 Tipo 3)

La familia ESPE es IEC 61496: la parte 1 general, la parte 2 el AOPD de haz pasante (cortinas de luz) y la parte 3 el AOPDDR — dispositivos de protección optoelectrónicos activos sensibles a la reflexión difusa, que es exactamente lo que es un escáner láser de seguridad. Un escáner de seguridad es un dispositivo Tipo 3. Para obtener esa clasificación debe demostrar una reflectancia mínima detectable verificada del objetivo del 1,8 % e inmunidad probada a la luz ambiental, la suciedad, el fondo y la obstrucción. Un sensor Tipo 3 es el requisito previo para realizar una función de seguridad SIL 2 / PL d según IEC 62061 / ISO 13849-1.

Un LiDAR de navegación/prevención de obstáculos no está probado ni certificado según IEC 61496-3. No tiene clasificación de Tipo 3, ni cobertura diagnóstica certificada, ni clasificación PL/SIL — por muy ingeniosamente que se dibujen sus zonas de software. Ese es todo el límite. Para más, lee IEC 61496-3 explicado: qué hace que un escáner láser tenga clasificación de seguridad.

La honesta arquitectura de detección de dos capas

El diseño que recomendamos para esta flota mantiene las capas física y lógicamente separadas, de modo que un sensor sin clasificación de seguridad nunca pueda influir en la parada segura:

Capa A — la tarea real y honesta del DLD. La serie DLD transmite datos de distancia por RS485/Modbus y ofrece múltiples zonas de conmutación PNP/NPN hacia el controlador del vehículo, lo que es ideal para la navegación y para los campos de aviso de prevención de colisiones que simplemente indican al accionamiento que reduzca la velocidad. Sé disciplinado con sus límites, no obstante: el alcance del DLD depende de la reflectividad (el DLD30T-5N alcanza ≥20 m con un 70 % de reflectancia pero solo ≥8 m con un 10 %, y ≥4 m con 20k lux), por lo que debe reducirse para objetivos oscuros, de baja reflectividad y luz diurna intensa. Es un sensor 2D de un solo plano; no ve un obstáculo bajo por debajo de su plano ni un saliente por encima de él.

Capa B — el escáner certificado hace la protección. La parada con clasificación de seguridad es propiedad enteramente del escáner certificado Tipo 3. DAIDISIKE no comercializa actualmente una unidad certificada Tipo 3, así que para esta función seleccionas un escáner láser de seguridad certificado dedicado de un proveedor apropiado — el tipo de dispositivo que el mercado conoce como el SICK microScan3/nanoScan3, Pilz PSENscan, Leuze RSL400, Hokuyo UAM, Banner AG4/SX5, Keyence SZ-V o un escáner de seguridad Datasensing/ ReeR. Esos nombres se enumeran nominativamente para que la clase de dispositivo sea inequívoca; la elección es tuya y de tu integrador, frente a tu evaluación de riesgos.

¿Cómo se dimensiona el campo de protección? (ISO 13855)

El campo de protección del escáner certificado no es una conjetura. Según ISO 13855, la distancia de seguridad para un vehículo en movimiento sigue la forma de EN ISO 13855:2024 S = K × T + DDS + Z (forma anterior S = K × T + C), donde:

• S — la distancia de seguridad / de campo que debes alcanzar.
• K — velocidad de aproximación; el valor estándar al caminar es de 1600 mm/s.
• T — tiempo de respuesta total del sistema: sensor + lógica de seguridad + freno. Olvidar la parada por inercia del freno aquí es una omisión clásica y peligrosa.
• DDS / C — el término de capacidad/profundidad de detección (ligado a la resolución y a un ancho corporal humano mínimo de 150 mm).
• Z — suplemento por tolerancias y efectos de reflexión.

La regla práctica que conecta esto de nuevo con el vehículo: la distancia desde el borde delantero del campo de protección hasta la parte delantera del vehículo debe ser mayor que la distancia de parada del vehículo a su velocidad seleccionada y carga máxima. Un robot más rápido necesita «ver más lejos» porque cubre más terreno durante su propio tiempo de respuesta, por lo que su campo crece — razón por la cual los conjuntos de campo deben conmutar con la velocidad y la dirección (lento vs rápido, recto vs en curva, avance vs retroceso). Mantén cada campo solo tan largo como exija la distancia de parada; un campo sobredimensionado significa una huella mayor y robots que no pueden cruzarse entre sí. Para el método trabajado en el lado del resguardo fijo, nuestra guía de distancia de seguridad ISO 13855 recorre la fórmula paso a paso.

Altura de montaje, resolución y la trampa del punto ciego 2D

Un escáner de seguridad montado cerca del suelo (unos 150 mm / 6 pulgadas) necesita una resolución de detección de unos 60 mm para detectar de forma fiable la pierna de una persona; el montaje por debajo de 300 mm exige una resolución más fina para que una pierna no pueda pasar sin ser detectada. Móntalo demasiado alto y una pierna se cuela bajo el haz; ajusta la resolución demasiado gruesa y un miembro delgado se pasa por alto.

Y nunca olvides lo que un escáner 2D físicamente no puede hacer: ve un solo plano. Es ciego a los obstáculos bajos (un pie bajo una estantería, los largueros de un palé, las puntas de las horquillas) y a los obstáculos que sobresalen por encima del plano de exploración (una carga que sobresale, el borde de una estantería). La propia carga puede proyectar una sombra que oculte a una persona detrás de ella. Diseña la ubicación del escáner — y la cobertura de todo el ancho de la carretilla más la carga — desde el principio, monta bajo y, donde la cobertura tenga huecos, añade la protección por contacto suplementaria (parachoques) que ISO 3691-4 prevé. No sugieras que un escáner 2D ofrece cobertura 3D completa; no lo hace.

¿Toda la cadena debe cumplir el PL, o solo el escáner?

Toda la cadena. El Anexo A de ISO 3691-4 asigna el Nivel de Prestaciones requerido a la función, y ese PL debe alcanzarse de extremo a extremo: escáner → lógica / relé de seguridad → contactores de freno, evaluados conjuntamente según ISO 13849-1 / IEC 62061. Un escáner Tipo 3 está clasificado para soportar funciones de hasta SIL 2 / PL d, pero el nivel realizado depende de la arquitectura — la cobertura diagnóstica, el tiempo de respuesta y la fiabilidad del freno, la EDM y un rearme manual deliberado en la lógica de parada segura. En las estaciones fijas que sirve la flota, esa lógica de parada segura es exactamente el rol que un relé de seguridad DA31 de DAIDISIKE desempeña para el resguardo con cortina de luz (capaz de PL e / SIL 3, de doble canal, de guiado forzado, con EDM). En el vehículo en movimiento, la arquitectura del freno y del controlador de seguridad debe evaluarse al PL que ISO 3691-4 exige para esa función.

Errores habituales de los ingenieros en flotas AGV/AMR

Estos son los fallos que vemos una y otra vez. El primero es toda la razón por la que existe este artículo:

1. Tratar un LiDAR de prevención de obstáculos como un dispositivo de seguridad. Usar un LiDAR de grado navegación (o sus zonas de software) como medio de detección de personas. No es IEC 61496-3 Tipo 3, no tiene clasificación diagnóstica/PL y no puede satisfacer el Anexo A de ISO 3691-4. Este es el error número uno.
2. Campo de protección más corto que la distancia de parada real a plena carga y velocidad seleccionada — el robot alcanza a la persona antes de detenerse.
3. No conmutar los conjuntos de campo con la velocidad y la dirección. Un campo pequeño a alta velocidad, o un campo recto mientras se gira, deja sin proteger la trayectoria barrida.
4. Altura de montaje / resolución incorrectas. Demasiado alto y una pierna pasa por debajo; por encima de 300 mm sin volver a comprobar la resolución y un miembro se pasa por alto.
5. Ignorar los puntos ciegos 2D. Los escáneres de un solo plano son ciegos a los obstáculos bajos y salientes y a las sombras detrás de la carga; planifica la cobertura y los parachoques en consecuencia.
6. Mala configuración de superficies reflectantes y del muestreo múltiple. Los suelos y estanterías brillantes provocan disparos falsos o, peor, detección omitida; un muestreo demasiado bajo dispara molestias por polvo, demasiado alto ralentiza la reacción y alarga el campo.
7. Evaluar solo el sensor, no toda la cadena (sensor + lógica + freno) frente al PL/SIL requerido — y olvidar el tiempo de respuesta del freno en el cálculo de ISO 13855.
8. Olvidar la protección por contacto suplementaria (parachoques) donde la cobertura óptica tiene huecos, lo que ISO 3691-4 prevé explícitamente.
9. Aplicar mal las disposiciones de estación fija al vehículo. Hacer muting de una cortina de luz sin justificación de proceso, o una geometría de muting que permita que una persona permanezca sin ser detectada, infringe IEC/TS 62046 — y el razonamiento del muting/mando a dos manos pertenece a las estaciones fijas, no al robot en movimiento.

Dónde pertenecen realmente las cortinas de luz de seguridad y el muting

Las estaciones fijas que sirve la flota — carga/descarga, paletizado, interfaces de cintas transportadoras y prensas — están genuinamente dentro del alcance de producto certificado de DAIDISIKE. Allí, el lado del operario está protegido por cortinas de luz de seguridad DQC / DQA / DQS cableadas a través de un relé de seguridad DA31 para una lógica de parada segura supervisada de doble canal hacia los contactores. IEC/TS 62046 permite el muting (anulación temporal) de un dispositivo de detección de presencia solo cuando el proceso lo requiere, y exige que una persona no pueda permanecer sin ser detectada en la zona peligrosa cuando finaliza el muting; ISO 13851 regula los dispositivos de mando a dos manos en esas estaciones. Mantén esas disposiciones en el resguardo fijo — no se transfieren al escáner de detección de personas del vehículo en movimiento.

Lista de verificación de integración para la flota

• Asigna los PL primero. Usa el Anexo A de ISO 3691-4 para fijar el Nivel de Prestaciones requerido para las funciones de detección de personas y de frenado antes de elegir el hardware.
• Pon la parada de seguridad únicamente en un escáner certificado Tipo 3. Nunca dejes que el DLD (o cualquier sensor no certificado) sea propietario de ninguna parte de la parada de protección.
• Usa el DLD para navegación + aviso/reducción de velocidad. Reduce su alcance para objetivos de baja reflectividad y luz diurna; respeta sus límites 2D de un solo plano.
• Dimensiona el campo de protección según ISO 13855 — incluye el tiempo de respuesta de sensor + lógica + freno, conmuta los conjuntos de campo con la velocidad y la dirección, y cubre todo el ancho de la carretilla más la carga.
• Monta bajo, resuelve fino. Altura de ~150 mm con resolución de ~60 mm para la detección de piernas; más fina por debajo de 300 mm.
• Añade parachoques donde la óptica tenga huecos y evalúa toda la cadena (sensor + lógica + freno) al PL/SIL requerido.
• Protege las estaciones fijas con cortinas de luz DQC/DQA/DQS + DA31, y aplica el muting solo con una justificación de proceso real según IEC/TS 62046.

El resultado

La flota representativa acaba con una división limpia y defendible: el LiDAR de la serie DLD hace que los robots naveguen y eviten obstáculos — mapeo, seguimiento de contornos y campos de aviso que los llevan suavemente a una reducción de velocidad — mientras que un escáner láser de seguridad certificado IEC 61496-3 Tipo 3, con el campo dimensionado por ISO 13855 y cableado a una arquitectura de freno verificada al Nivel de Prestaciones de ISO 3691-4, es propietario de la parada con clasificación de seguridad que protege a las personas. Las estaciones fijas de carga/descarga y paletizado están protegidas por cortinas de luz de DAIDISIKE y un relé DA31. Ningún sensor no certificado toca una función de seguridad. Ese es el diseño honesto — y es el único que aprueba tanto la auditoría como el suelo real.