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机器人安全之路
DANBACH ROBOT


随着机器人应用效率的不断提高,人与机器可以进行更紧密的合作。静态防护设备正在逐渐接近其性能极限。如今的趋势已不再是全封闭的机器人单元,而是转向人机协作(HRC),它可以尽可能地减少防护设备,同时保障操作人员的安全。事实上,每一类应用都需要单独的安全相关评估。
机器人安全标准
在机械指令中,机器人被归类为部分完成的机械。标准ISO 10218《工业机器人安全》的第1部分:“机器人”和第2部分:“机器人系统与集成”中提出了具体的安全要求。这两部分的德语版EN ISO 10218-1:2011和EN ISO 10218-2:2011在机械指令2006/42/EC中被列为C类协调标准。第2部分:“机器人系统与集成”还包含了关于协同作业的信息。在设计HRC应用时,机器人的选择是系统集成商要考虑的重要因素。可以使用各种方法确认和验证安全要求,包括目视检查、实际测试和测量。系统集成商必须确认或验证共200多项内容。显而易见,这些标准十分重要。然而事实上,是否可以使用此标准框架安全地实施HRC,仍然存在疑问。技术规范ISO/TS 15066:“机器人和机器人设备 - 协作型工业机器人”旨在向我们展示发展方向。

迈向安全的HRC应用
在使用标准规范时,将机器人单元归类为机械指令下的机器这一点,意味着我们必须对其执行合规性评估程序的每一个步骤。应注意的是,机器人本身只作为部分完成的机械;直到配备抓手或针对应用的必要工具后,机器人才能完成特定功能,此后必须被视为成品机械。集成商或用户成为机械的制造商,并负责安全相关的检查,包括CE认证。
为实现安全的机器人应用,要点之一是根据EN ISO 12100进行风险分析。在机器人应用中,“风险评估”的挑战在于明确界限,这些界限在过去能够清晰地区分人和机器的工作区域。除了机器人产生的危险,还必须考虑操作人员的活动。然而,速度、反应或其他人员的突然靠近并非总在意料之中。根据风险分析,接下来是进行“安全概念”和“安全设计”步骤,包括元器件的选择。“风险分析”和“安全概念”的结果用于证明“风险评估”中选定的安全措施,并在“系统实施”中实施这些措施。之后将进行“验证”,期间需要重新检查上述步骤。验证是确证机器安全的关键。EN ISO 10218-2中的核对清单为机器人应用提供了额外的指导信息。通过粘贴CE标志,集成商最终确认,在遵循预定用途的情况下,该机器人单元及其确定属性符合机械指令2006/42/EC的所有法定要求。

机器人和安全元器件的选择
目前市场上有适合各种应用领域的各种机器人系统。尽管它们构成了安全机器人应用的基础,但为了实施安全的HRC,仍然必须对应用和任何额外组件及系统进行安全相关评估。在将来,我们需要智能化程度更高的安全系统,这样即使没有防护装置,也能让和人与机器安全协作。这些系统可以是实际的机器人控制系统的一部分,例如用于计算机器人的安全运动。这有助于提前计算机械臂的路径。然而在许多情况下,安全运动功能(例如上述功能)并不足以实现安全目标。因此通常需采取组合措施,其中包括近场保护(例如触觉安全传感器,Pilz在2014年6月的自动化展会上就展示了这类传感器)、个人防护装备(防护眼镜和服装)和用于监测探测区的安全传感器技术(例如Pilz的SafetyEYE安全3D摄像系统)。这有助于全方位、安全地监测警告区和探测区。在设计动态过程循环和人机安全交互的工作区方面,传感器、控制与执行器技术的集成展现出无限的可能性。安全的HRC应用最终是多个因素的综合结果,其中包括标准框架条件之间的相互作用以及在此基础上进行的复杂风险分析,选择具有相关安全功能的机器人,选择合适、额外的安全组件,以及由系统集成商进行的验证。

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