皮爾磁：工業機器人防護性能要求

隨著工業4.0時代的到來，機器人被越來越多地用于替代傳統勞動力，成為增加生產效率和提升產品質量的重要方式。

腦補一下，一個自動化的工廠，機器人揮舞著手臂，快速地進行著焊接、噴涂、裝配等工藝，工作人員穿梭其中,一片忙碌的景象......您是否放心機器人的安全性？

工業機器人與普通機械的區別

工業機器人與普通機械最大的區別在于以下幾點：

l  機器人能夠在非常大的區域中進行高能量運動

l  機器人的起始運動點和其運動軌跡難以預估，特別是在切換了機器人程序之后

l  機器人的操作空間很可能與其他機器人，其他機器設備相互重疊，若機器人由于運動軌跡錯誤，很可能會造成人員傷害或是損壞其他設備

l  操作人員由于調試的需要，要求在帶電情況下進入機器人區域

正是由于機器人與傳統機械設備的不同，對于機器人進行風險評估和采取的安全措施也需要有所區別。針對機器人和機器人系統集成，國家頒布了機器人安全的強制性國家標準GB 11291.1和GB 11291.2，最晚從2014年11月1日開始實施。對于工廠中的機器人是否合規，強制性國家標準是必須的判斷依據。

安全防護方式的選擇

根據風險評估表格中的定義，確定風險降低的索引號，再從下表1確定安全防護裝置的性能和安全控制系統性能的最低要求。

表1  安全防護裝置性能選擇陣列表

1.   索引號R4-本類型為最低的安全防護性能，應通過行政管理手段，包括音響/視覺的警示措施和培訓來降低風險。

2.   索引號R3-安全防護至少應依靠非聯鎖的隔欄、與危險源之間的間距、安全規程、人員保護設備來降低風險，并采用索引號R4的措施進行安全防護。

3.   索引號R2-安全防護應通過防止危險進入或切斷危險的措施來達到，并采用R3和R4條款的安全防護來降低風險。

4.   索引號R1-風險的降低應通過危險的消除或確實不會產生相當的或更大的危險的置換來完成。當不可能消除危險或置換時，應采用R2的所有條款內容和用R3及R4條款的安全防護來降低風險。

對應安全防護裝置的性能，安全控制系統也需要達到表1中所示的控制性能。安全控制性能主要分為以下幾個類別：

1.   簡單的安全控制系統性能

應采用單通道電路設計和構成簡單的安全控制系統，并且是可編程的。注：這種典型電路僅宜用于發信號和報警。

2.   單通道安全控制系統性能

單通道安全控制系統應以硬件為基礎，或采用用以制約機器人運行而形成限定空間的限位裝置，如：機械擋塊、極限開關、光幕、激光掃描器件等。這些部件應經過驗證是安全的，且遵照制造商的建議使用。采用的電路設計應被證實是安全的(如單通道的電氣一機械的反向制動裝置在斷路狀態時能發出信號進行停止)。

3.   具有監控功能的單通道安全系統性能

具有監控功能的單通道安全控制系統應包括單通道安全控制系統的要求，應經過驗證是安全的，并應在適當的時間間隔后，進行檢查(如果可能，宜自動查明故障)。

a)  在機器人及其系統啟動時和在操作中每種狀態變化時，能進行安全功能的檢查。

b)  檢查時若未探測出故障則允許操作進行；若探測出有故障存在應生成一個停止信號；若運動停止后仍有危險，則應發出警告。

c)  檢查時不會引起新的危險狀態產生。

d)  故障跟蹤探測直到故障清除，應一直保持在安全狀態。

4.   控制可靠的安全控制系統的性能

控制可靠的安全控制系統應設計和構建成在任何單個器件發生故障時不妨礙機器人停止運動。

這種安全控制系統應以硬件構成，或在此基礎上使用軟件及基于固件的控制器，且包括在該系統等級上的自動監控裝置。

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