人類與機(jī)器人雖被視為天敵，但卻可以相互協(xié)作，不斷磨合并融為一體，人類與機(jī)器人在相應(yīng)安全措施的保護(hù)下，能夠在生產(chǎn)線上毫無危險(xiǎn)地進(jìn)行合作，或在制造過程中相互配合。
德國慕尼黑國際機(jī)器人及自動(dòng)化技術(shù)貿(mào)易博覽會(huì)（2014 Automatica）期間，一位參觀者在4A展館中丹麥參展商Universal Robots A/S的展臺(tái)上對(duì)UR5輕型機(jī)器人觸碰他時(shí)產(chǎn)生的沖擊力進(jìn)行了快速準(zhǔn)確地描述：“我以為是一匹馬撞到了我。”這是用自己的身體感受機(jī)器人碰撞人體力量的親身嘗試，如果人類與機(jī)器人需要進(jìn)行協(xié)作，在沒有保護(hù)柵欄的情況下可能會(huì)發(fā)生碰撞。“我們獲得專利的安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是對(duì)之前的機(jī)械臂進(jìn)行邏輯改進(jìn)的結(jié)果，改善后的UR5型和UR10型機(jī)器人可以根據(jù)環(huán)境在不同的模式下工作，”丹麥Roboter-Pioniers公司的首席技術(shù)官Esben H.Ostergaard對(duì)這種可調(diào)節(jié)安全功能的作用方式進(jìn)行了說明，“如果有員工進(jìn)入機(jī)器人的工作區(qū)域，機(jī)器人就會(huì)采用減速工作模式，等工人離開后機(jī)器人會(huì)再次以正常的速度工作。”UR Safety 3.0指的是新一代機(jī)器人的安全方案，符合EN ISO13849:2008PL以及EN ISO 10218-1:2011標(biāo)準(zhǔn)。“該方案已通過了TüV Nord的認(rèn)證。”O(jiān)stergaard強(qiáng)調(diào)。
如果除去工廠中的保護(hù)柵欄，未來的工廠將會(huì)是另一幅景象，工作流程的操作可以得到更加明確的優(yōu)化，機(jī)器人會(huì)從笨拙的幫手轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活的生產(chǎn)協(xié)作者。庫卡（Kuka）采用帶有新式控制系統(tǒng)的敏感輕型機(jī)器人LBR iiwa來完成此類任務(wù)，新式控制系統(tǒng)以通用的IT技術(shù)（Java）為基礎(chǔ)。“對(duì)于新型機(jī)器人來說，LBR iiwa是基礎(chǔ)產(chǎn)品。”Kuka股份公司的首席執(zhí)行官Till Reuter博士解釋說，“基于常用編程語言上的控制技術(shù)，我們能夠充分利用IT領(lǐng)域快速發(fā)展的成果。”他斷言：“機(jī)器人是工業(yè)4.0時(shí)代的關(guān)鍵組成部分。”
通過集成在LBR iiwa的安全扭矩傳感器，人與機(jī)器人進(jìn)行協(xié)作（MRK）時(shí)出現(xiàn)了一種全新的直觀操作人員引領(lǐng)方法：操作人員可以根據(jù)情況通過簡單的手勢影響某一生產(chǎn)過程的運(yùn)行，因此可以通過觸碰或按壓某個(gè)想要的方向，采用純粹的手勢控制和影響機(jī)器人的程序運(yùn)行，操作人員可以要求機(jī)器人從多個(gè)工件倉庫中取出不同的部件并進(jìn)行組裝，以此在人機(jī)協(xié)作（MRK）時(shí)更好地分配人與機(jī)器之間的任務(wù)，人類承擔(dān)需要認(rèn)知能力的任務(wù)，而機(jī)器人則可以將各種質(zhì)量檢測所需要的部分以最符合人體工程學(xué)的方式遞給工廠中的工人。
圖1 人與機(jī)器的合作關(guān)系越緊密，機(jī)器人的使用效率就越高，但這同時(shí)也對(duì)安全性提出了更高的要求，每個(gè)應(yīng)用程序都需要自己的安全技術(shù)分析
機(jī)器人與人一同進(jìn)行安裝
ABB公司通過其雙臂機(jī)器人方案展示了未來靈活、協(xié)作的加工方式，未來的機(jī)器人應(yīng)能方便、安全地與操作人員肩并肩地在生產(chǎn)線上工作（圖2）。“尤其是在電子行業(yè)，小部件的安裝需要極度靈活和自行配置的自動(dòng)化設(shè)備，能夠方便、安全地與人類一起工作，我們在真實(shí)環(huán)境中用雙臂機(jī)器人進(jìn)行系列測試，并收集了能夠推動(dòng)產(chǎn)品朝這一方向發(fā)展的數(shù)據(jù)。”ABB集團(tuán)機(jī)器人業(yè)務(wù)主管Per Vegard Nerseth舉例說明了一種可行方案。由于電子加工領(lǐng)域的產(chǎn)品要求不斷發(fā)生改變，工作環(huán)境也必須跟上這一步伐，在此需要一種能夠迅速適配的模塊式自動(dòng)化設(shè)備，對(duì)于ABB而言這不再只是一個(gè)愿望，企業(yè)已經(jīng)有了在真實(shí)加工環(huán)境中工作的相應(yīng)機(jī)器人單元，而且是在ABB低電壓區(qū)，在那里，機(jī)器人與人類緊密合作，已共同組裝了數(shù)萬個(gè)緊急開關(guān)。“我們同時(shí)與其他精心挑選的藍(lán)籌企業(yè)密切合作，將經(jīng)過測試和驗(yàn)證的成熟方案推向市場，確保從第一天開始就能順利運(yùn)行。”Per Vegard Nerseth總結(jié)道。
圖2 雙臂機(jī)器人需要能夠方便、安全地與工廠中的操作人員一起并肩工作
人類與機(jī)器人的安全合作也會(huì)對(duì)生產(chǎn)工具產(chǎn)生影響，人員應(yīng)該保證不受傷害，機(jī)械手系統(tǒng)也同樣如此，因?yàn)樗鼈儺吘箤儆跈C(jī)器人單元中最為敏感的關(guān)鍵元件，投資成本超過數(shù)萬歐元。針對(duì)這些情況，史陶比爾集團(tuán)（St?ubli）開發(fā)了安全工具和安全區(qū)等軟件功能，借此不斷監(jiān)控機(jī)械臂末端的周邊特定區(qū)域，如果傳感器在安全區(qū)內(nèi)識(shí)別出一個(gè)障礙，機(jī)器人就會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，以此避免昂貴的操作系統(tǒng)或生產(chǎn)裝備受損，此外還有一個(gè)附加的優(yōu)點(diǎn)：由于不再使用物理保護(hù)裝置，機(jī)器人單元的占地面積更小了。
密切合作提高了效率
安全的機(jī)器人不是指簡單地放置不動(dòng)，從本質(zhì)上講，機(jī)器人就是一臺(tái)不完整的機(jī)器，只有通過機(jī)械臂或相應(yīng)的工具才能成為符合機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)的完整機(jī)器，因此對(duì)于機(jī)器人而言，一份貼切的說明書不可或缺。“人與機(jī)器的合作關(guān)系越緊密，機(jī)器人的使用效率就越高，但這同時(shí)也對(duì)安全性提出了更高的要求，每個(gè)應(yīng)用程序都需要自己的安全技術(shù)分析（圖1）。”Pilz公司的執(zhí)行董事Thomas Pilz介紹道。機(jī)器人安全方面的服務(wù)內(nèi)容包括：企業(yè)為用戶提供符合機(jī)器人系統(tǒng)各生命階段的組合服務(wù)，從過程分析到風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，直至所需的CE標(biāo)志認(rèn)證。
