生产制造业正在工厂范围内整合越来越多的机器人，越来越多的制造和物流过程正在实现全自动化。人机协作的应用也在不断扩大。

    为了确保可靠的性能和安全，制造商、供应商、集成商和运营商需要根据一系列不同的标准来评估和验证机器人的合规性，并考虑特定应用需求。其中一项核心标准是EN ISO 10218:2011-机器人和机器人设备-工业机器人的安全要求，这是一项涵盖工业机器人安全要求的国际和欧洲标准。

    工业机器人、机器人系统和控制系统的成功认证，要求遵守所有适用的技术指南和标准，工业机器人及其机器人系统和控制系统的测试，应包括但不局限于以下方面：

    ■ 重载和高速；

    ■ 意外启动或行为；

    ■ 与工件或周围环境的碰撞；

    ■ 工件弹出；

    ■ 关键区域有无人员。

01 协作机器人的安全要求

    当人类员工与机器人并肩工作时，安全是最重要的。因此，机器人制造商面临着一系列广泛的安全要求，这反映在众多技术指南和标准中。

    协作机器人系统可以将手动和自动组装操作结合起来，形成一个混合系统，从而将人和机器人的力量结合起来。如果部署得当，协作机器人可以提高过程效率和产品质量，并减轻人的体力消耗和重复性工作。国际机器人联合会在其2020年的报告摘要中表示：“机器人可以执行众多‘4d’（沉闷、肮脏、危险和/或精细）任务，从而提高工人的健康、安全和工作满意度。”

   虽然ISO 10218:2011包含了一些关于使用协作机器人的指导，但人们普遍认为这需要改进。因此，ISO/TS?15066技术规范“机器人和机器人设备--协同工业机器人”于2016年发布。始终确保环境的无障碍以保证员工安全，是协作应用的基本要求，因此应遵守本标准的技术规范。

    ISO/TS 15066详细阐述了协同工作的“速度和隔离监测”和“功率和力的限制”方法。这包括对人体特定部位疼痛阈值的“生物力学极限”的建议。根据EN ISO 12100进行的风险评估，也可用于定义cobot应用和工作环境的安全要求。

    协作机器人应用的一个重要组成部分是机器人末端执行器。显然，没有它就不可能处理任何项目，但它确实代表了一种可能的风险。因此，夹紧所需的力和对工件的特殊处理，对于安全至关重要。ISO TR 20218-1概述了此类夹持器系统的接口和安全要求。

02 工业移动机器人的安全性

   移动机器人有助于实现自动化和优化物流过程。由于它们提供全天候的连续服务，并且可以灵活地分配给各种应用，因此它们对提高效率和生产力做出巨大贡献。

    自动导引车（AGV）构建了一个地面输送机网络，该网络遵循固定路线，通常沿着嵌入地面的电线或磁铁，有助于实现自动和优化物流过程。因此，它们在包括制造业和物流在内的一系列行业过程自动化和材料运输中发挥着重要作用。在智能工厂和工业4.0环境中，AGV对于持续提高内部物流效率尤为重要。然而，它们极其多样化的应用，对制造商和系统集成商提出了明显的挑战。

    自主移动机器人（AMR）更为复杂，配备了传感器和强大的车载计算机，使它们能够使用地图动态导航。它们足够聪明，能够识别障碍物并对其做出反应，从而在繁忙的环境中安全地履行其职责。AGV或AMR与协作机器人的组合，需要执行特别严格的安全要求。

    由于AGV和AMR提供全天候的连续服务，并且可以灵活地分配给各种应用，因此它们对提高效率和生产力做出巨大贡献。虽然它们在工业中的应用可能多种多样，但AGV和AMR的子系统基本上差不多。

    工业移动机器人（IMR）是AGV和AMR与“工业机械手”（机器人）的统称。必须考虑不同市场的特定要求，例如，美国标准ANSI/RIA R15.08-自主移动机器人安全标准，以及国际标准ISO 10218的第1部分和第2部分。

    在欧洲经济区，工业移动机器人必须遵守《机械指令》，该指令对英国市场来说符合《2008年机械供应（安全）条例》。这需要基于任务的风险评估，可以使用国际标准ISO 12100《机械安全-通用设计原则-风险评估和风险降低》中的指导，尽管其中没有明确提及协作应用。

    现在，越来越多的制造和物流过程实现了全自动化，并经常得到工业机器人和自动导引车的协助。凭借其增强功能，机器人可以成为创新过程和新服务的关键。根据任务和所选的解决方案，机器人可以与用户协同工作，也可以完全自主工作。

    人机协作的兴起扩大了自动化的可能性，制造企业将在工厂范围内整合越来越多的机器人。当然，安全是使用机器人的先决条件，因为系统故障可能会对人员、设备和运行造成严重后果。尽管机器人安全要求比较分散，但将既定标准和行业最佳实践相结合，可以确保机器人解决方案的安全。由于机器人借鉴了多个学科的技术，因此确保机器人解决方案的整体安全是一项综合性工作。

    关键概念： 

    ■ 机器人安全标准可以确保人机协作的安全，这对自动化制造过程的扩展至关重要。

    ■ AGV和AMR可以提高效率，但需要严格的安全措施，尤其是与cobot结合用于各种应用时。

    思考一下： 

    如何让机器人的运行更安全可靠？

    ▲本文来自于控制工程中文版杂志（CONTROL ENGINEERING China）2024年4月刊《技术文章》栏目：打造安全高效的人机协作未来