工业机器人防护性能要求

随着工业4.0时代的到来，机器人被越来越多地用于替代传统劳动力，成为增加生产效率和提升产品质量的重要方式。

脑补一下，一个自动化的工厂，机器人挥舞着手臂，快速地进行着焊接、喷涂、装配等工艺，工作人员穿梭其中,一片忙碌的景象......您是否放心机器人的安全性？

工业机器人与普通机械的区别

工业机器人与普通机械最大的区别在于以下几点：

l 机器人能够在非常大的区域中进行高能量运动

l 机器人的起始运动点和其运动轨迹难以预估，特别是在切换了机器人程序之后

l 机器人的操作空间很可能与其他机器人，其他机器设备相互重叠，若机器人由于运动轨迹错误，很可能会造成人员伤害或是损坏其他设备

l 操作人员由于调试的需要，要求在带电情况下进入机器人区域

正是由于机器人与传统机械设备的不同，对于机器人进行风险评估和采取的安全措施也需要有所区别。针对机器人和机器人系统集成，国家颁布了机器人安全的强制性国家标准GB 11291.1和GB 11291.2，最晚从2014年11月1日开始实施。对于工厂中的机器人是否合规，强制性国家标准是必须的判断依据。

安全防护方式的选择

根据风险评估表格中的定义，确定风险降低的索引号，再从下表1确定安全防护装置的性能和安全控制系统性能的最低要求。

表1  安全防护装置性能选择阵列表

1. 索引号R4-本类型为最低的安全防护性能，应通过行政管理手段，包括音响/视觉的警示措施和培训来降低风险。

2. 索引号R3-安全防护至少应依靠非联锁的隔栏、与危险源之间的间距、安全规程、人员保护设备来降低风险，并采用索引号R4的措施进行安全防护。

3. 索引号R2-安全防护应通过防止危险进入或切断危险的措施来达到，并采用R3和R4条款的安全防护来降低风险。

4. 索引号R1-风险的降低应通过危险的消除或确实不会产生相当的或更大的危险的置换来完成。当不可能消除危险或置换时，应采用R2的所有条款内容和用R3及R4条款的安全防护来降低风险。

对应安全防护装置的性能，安全控制系统也需要达到表1中所示的控制性能。安全控制性能主要分为以下几个类别：

1. 简单的安全控制系统性能

应采用单通道电路设计和构成简单的安全控制系统，并且是可编程的。注：这种典型电路仅宜用于发信号和报警。

2. 单通道安全控制系统性能

单通道安全控制系统应以硬件为基础，或采用用以制约机器人运行而形成限定空间的限位装置，如：机械挡块、极限开关、光幕、激光扫描器件等。这些部件应经过验证是安全的，且遵照制造商的建议使用。采用的电路设计应被证实是安全的(如单通道的电气一机械的反向制动装置在断路状态时能发出信号进行停止)。

3. 具有监控功能的单通道安全系统性能

具有监控功能的单通道安全控制系统应包括单通道安全控制系统的要求，应经过验证是安全的，并应在适当的时间间隔后，进行检查(如果可能，宜自动查明故障)。

a)  在机器人及其系统启动时和在操作中每种状态变化时，能进行安全功能的检查。

b)  检查时若未探测出故障则允许操作进行；若探测出有故障存在应生成一个停止信号；若运动停止后仍有危险，则应发出警告。

c)  检查时不会引起新的危险状态产生。

d)  故障跟踪探测直到故障清除，应一直保持在安全状态。

4. 控制可靠的安全控制系统的性能

控制可靠的安全控制系统应设计和构建成在任何单个器件发生故障时不妨碍机器人停止运动。

这种安全控制系统应以硬件构成，或在此基础上使用软件及基于固件的控制器，且包括在该系统等级上的自动监控装置。