隨著機(jī)器人應(yīng)用效率的不斷提高，人與機(jī)器可以進(jìn)行更緊密的合作。靜態(tài)防護(hù)設(shè)備正在逐漸接近其性能極限。如今的趨勢(shì)已不再是全封閉的機(jī)器人單元，而是轉(zhuǎn)向人機(jī)協(xié)作（HRC），它可以盡可能地減少防護(hù)設(shè)備，同時(shí)保障操作人員的安全。事實(shí)上，每一類(lèi)應(yīng)用都需要單獨(dú)的安全相關(guān)評(píng)估。

機(jī)器人安全標(biāo)準(zhǔn)

在機(jī)械指令中，機(jī)器人被歸類(lèi)為部分完成的機(jī)械。標(biāo)準(zhǔn)ISO 10218《工業(yè)機(jī)器人安全》的第1部分：“機(jī)器人”和第2部分：“機(jī)器人系統(tǒng)與集成”中提出了具體的安全要求。這兩部分的德語(yǔ)版EN ISO 10218-1:2011和EN ISO 10218-2:2011在機(jī)械指令2006/42/EC中被列為C類(lèi)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)。第2部分：“機(jī)器人系統(tǒng)與集成”還包含了關(guān)于協(xié)同作業(yè)的信息。在設(shè)計(jì)HRC應(yīng)用時(shí)，機(jī)器人的選擇是系統(tǒng)集成商要考慮的重要因素。可以使用各種方法確認(rèn)和驗(yàn)證安全要求，包括目視檢查、實(shí)際測(cè)試和測(cè)量。系統(tǒng)集成商必須確認(rèn)或驗(yàn)證共200多項(xiàng)內(nèi)容。顯而易見(jiàn)，這些標(biāo)準(zhǔn)十分重要。然而事實(shí)上，是否可以使用此標(biāo)準(zhǔn)框架安全地實(shí)施HRC，仍然存在疑問(wèn)。技術(shù)規(guī)范ISO/TS 15066：“機(jī)器人和機(jī)器人設(shè)備 - 協(xié)作型工業(yè)機(jī)器人”旨在向我們展示發(fā)展方向。

邁向安全的HRC應(yīng)用

在使用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范時(shí)，將機(jī)器人單元?dú)w類(lèi)為機(jī)械指令下的機(jī)器這一點(diǎn)，意味著我們必須對(duì)其執(zhí)行合規(guī)性評(píng)估程序的每一個(gè)步驟。應(yīng)注意的是，機(jī)器人本身只作為部分完成的機(jī)械；直到配備抓手或針對(duì)應(yīng)用的必要工具后，機(jī)器人才能完成特定功能，此后必須被視為成品機(jī)械。集成商或用戶成為機(jī)械的制造商，并負(fù)責(zé)安全相關(guān)的檢查，包括CE認(rèn)證。

為實(shí)現(xiàn)安全的機(jī)器人應(yīng)用，要點(diǎn)之一是根據(jù)EN ISO 12100進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析。在機(jī)器人應(yīng)用中，“風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估”的挑戰(zhàn)在于明確界限，這些界限在過(guò)去能夠清晰地區(qū)分人和機(jī)器的工作區(qū)域。除了機(jī)器人產(chǎn)生的危險(xiǎn)，還必須考慮操作人員的活動(dòng)。然而，速度、反應(yīng)或其他人員的突然靠近并非總在意料之中。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分析，接下來(lái)是進(jìn)行“安全概念”和“安全設(shè)計(jì)”步驟，包括元器件的選擇。“風(fēng)險(xiǎn)分析”和“安全概念”的結(jié)果用于證明“風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估”中選定的安全措施，并在“系統(tǒng)實(shí)施”中實(shí)施這些措施。之后將進(jìn)行“驗(yàn)證”，期間需要重新檢查上述步驟。驗(yàn)證是確證機(jī)器安全的關(guān)鍵。EN ISO 10218-2中的核對(duì)清單為機(jī)器人應(yīng)用提供了額外的指導(dǎo)信息。通過(guò)粘貼CE標(biāo)志，集成商最終確認(rèn)，在遵循預(yù)定用途的情況下，該機(jī)器人單元及其確定屬性符合機(jī)械指令2006/42/EC的所有法定要求。

機(jī)器人和安全元器件的選擇

目前市場(chǎng)上有適合各種應(yīng)用領(lǐng)域的各種機(jī)器人系統(tǒng)。盡管它們構(gòu)成了安全機(jī)器人應(yīng)用的基礎(chǔ)，但為了實(shí)施安全的HRC，仍然必須對(duì)應(yīng)用和任何額外組件及系統(tǒng)進(jìn)行安全相關(guān)評(píng)估。在將來(lái)，我們需要智能化程度更高的安全系統(tǒng)，這樣即使沒(méi)有防護(hù)裝置，也能讓和人與機(jī)器安全協(xié)作。這些系統(tǒng)可以是實(shí)際的機(jī)器人控制系統(tǒng)的一部分，例如用于計(jì)算機(jī)器人的安全運(yùn)動(dòng)。這有助于提前計(jì)算機(jī)械臂的路徑。然而在許多情況下，安全運(yùn)動(dòng)功能（例如上述功能）并不足以實(shí)現(xiàn)安全目標(biāo)。因此通常需采取組合措施，其中包括近場(chǎng)保護(hù)（例如觸覺(jué)安全傳感器，Pilz在2014年6月的自動(dòng)化展會(huì)上就展示了這類(lèi)傳感器）、個(gè)人防護(hù)裝備（防護(hù)眼鏡和服裝）和用于監(jiān)測(cè)探測(cè)區(qū)的安全傳感器技術(shù)（例如Pilz的SafetyEYE安全3D攝像系統(tǒng)）。這有助于全方位、安全地監(jiān)測(cè)警告區(qū)和探測(cè)區(qū)。

在設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)過(guò)程循環(huán)和人機(jī)安全交互的工作區(qū)方面，傳感器、控制與執(zhí)行器技術(shù)的集成展現(xiàn)出無(wú)限的可能性。安全的HRC應(yīng)用最終是多個(gè)因素的綜合結(jié)果，其中包括標(biāo)準(zhǔn)框架條件之間的相互作用以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的復(fù)雜風(fēng)險(xiǎn)分析，選擇具有相關(guān)安全功能的機(jī)器人，選擇合適、額外的安全組件，以及由系統(tǒng)集成商進(jìn)行的驗(yàn)證。