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皮爾磁:協作機器人系統的危險識別

 來源:皮爾磁中國作者:網絡

 

新冠疫情導致的種種困頓,使得人們對機器人尤其是協作機器人的關注度空前高漲,“機器人換人”的概念再度掀起熱潮,協作機器人的出貨量也屢創新高。

 

“走出籠子的工業機器人”

眾多知名的市場調研機構認為,協作機器人為整個機器人行業注入了新鮮的血液,將引領整個機器人行業的下一個十年。根據日本Yano Research Institute市場報告的預測,2021年協作機器人的全球出貨量預計可達2.87萬臺,而到2030年,該數字預計將突破10萬臺大關。

 

全球協作機器人出貨量趨勢

 

協作機器人在中國市場的前景也非?捎^,即使是在2020年全球協作機器人銷量回落的大背景下,國內市場也保持增長,出貨量約占全球市場的32.2%,成為協作機器人在全球范圍內增長最快的市場。

 

中國協作機器人出貨量趨勢

 

協作機器人更需要安全評估和安全防護

有些用戶認為協作機器人是“安全的”,使用了協作機器人之后就不再需要進行安全評估和采取相應的防護措施,這其實是一種不正確的認知。協作機器人歸根結底仍屬于機器范疇,應用不同存在的風險也不同,在把協作機器人徹底放出“籠子”之前,一定要確保其應用已經足夠安全,否則將可能導致嚴重的后果。

這次我們將從協作機器人系統設計的角度,來聊聊在設計之前需要考慮的風險。

 

協作機器人危險的“三宗罪”

在GB 11291.2-2013 《工業機器人的安全要求 第2部分:機器人系統與集成》(即EN 10218-2)及GB/T 36008-2018 《機器人與機器人裝備 協作機器人》(即ISO/TS 15066)中規定,對于協作機器人系統,應考慮整個協作任務和工作空間進行風險評估。

 

協作機器人的危險應至少包含三大方面:

1. 機器人本身的相關危險:

a. 機器人的特性(如負載、速度、力、功率、表面形狀等)

b. 機器人準靜態接觸的條件

c. 操作員站位接近機器人手臂的情況(如防止在機器人下方工作)

1. 機器人系統的相關危險:

a. 末端執行器與工件的危險,包括缺少人體工程學設計、鋒利邊緣、工件缺失、凸出物等

b. 操作員的站位與路徑相對于零件位置、結構朝向以及夾具上危險位置的關系

c. 夾具設計、夾板布局和操作以及其他相關危險

d. 判定接觸時是瞬態還是準靜態,以及操作員哪些身體部位可能會受影響

e. 任何手動控制機器人導向裝置的設計與布置(如可及性、人體工程學、潛在誤用等)

f. 周邊設備或環境的影響(如鄰近機器的保護罩被移開、激光切削物的靠近等)

1. 應用的相關危險:

a. 過程中的特定危險(如溫度、零件迸出等)

b. 使用個人防護裝置所導致的限制

c. 人體工程學設計的不足(如導致注意力缺失、操作不合理等)

在危險識別時,所有在合理范圍內可預見的任務與危險都應一同進行識別,再采取相應的風險減少的措施。對于傳統工業機器人系統來說,風險減小通常通過防護裝置分隔操作員和機器人系統來實現。而協同操作則不同,風險減小主要通過機器人系統和協作空間的設計與應用來實現。

 


沒有絕對安全的機器人,只有安全的機器人應用

協作機器人優點眾多,但如果在設計前沒有將協作機器人系統的危險完整識別出來,則相當于將操作員赤裸裸地暴露在危險之下,一旦發生事故,后果不堪設想,風險評估是協作機器人系統設計的基礎。

 

皮爾磁在協作機器人的安全應用方面積累了豐富的經驗,可以提供針對協作機器人的風險評估,系統設計與系統集成,安全驗證和培訓的“交鑰匙”工程服務。

 


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