人- 機協(xié)作（HRC）指的是人和自動化機器共享工作空間并同時進行作業(yè)的工作場景。由于受工業(yè)4.0驅(qū)動，這種模型可以實現(xiàn)高度靈活的工作過程、最高的工廠可用率和生產(chǎn)力以及經(jīng)濟效率。但是有一個前提條件，就是必須采用與具體應(yīng)用相適應(yīng)的安全技術(shù)。

人-機交互：空間和時間問題

在提出工業(yè)4.0之前很長時間內(nèi)，工業(yè)自動化領(lǐng)域就開始關(guān)注人和機器之間的交互。到目前為止，主要提出了兩種交互場景–共存與合作–覆蓋了90%的人機交互情況。在這里，空間和時間都是非常重要的交互參數(shù)。

共存：人和機器在交互期間同時處于相鄰區(qū)域。

合作：人和機器共享同一個工作區(qū)域，但是各自在不同的時間開展工作。

在工業(yè)4.0框架下，第三種交互形式越來越受到人們關(guān)注：人和機器人之間的協(xié)作，他們會同時處于同一個工作空間。在協(xié)作場景下，具有安全運動學(xué)特性的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)機器人不再能提供足夠的安全性，必須使用協(xié)作型機器人。

在這種情況下，必須根據(jù)實際的風(fēng)險等級，對機器人的力度、速度和運動路徑進行監(jiān)控和限制。在必要的時候，機器人需要停止或關(guān)閉。因此，人與機器人之間的距離就成了決定性的安全參數(shù)。

風(fēng)險評估始終排在第一位 – 即使使用coboter（協(xié)作型機器人）也不例外

每一個人-機協(xié)作場景都不相同，即使所使用的機器人是專為與人之間的此類協(xié)作而開發(fā)的，也必須對每個HRC單獨進行風(fēng)險評估，此類協(xié)作型機器人從最初設(shè)計時就要確保多種本質(zhì)安全特性。

與此同時，協(xié)作空間必須滿足基本要求，比如與存在擠壓或受困危險的臨近可訪問區(qū)域之間的最小距離要求。HRC應(yīng)用的功能安全標(biāo)準(zhǔn)是以許多通用標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的，比如IEC 61508、IEC 62061和ISO 13849-1/-2等標(biāo)準(zhǔn)。此外，還要考慮ISO 10218-1/-2工業(yè)機器人安全標(biāo)準(zhǔn)和ISO/TS 15066協(xié)作型機器人設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

機器人系統(tǒng)開發(fā)商和集成商不僅要仔細檢查功能性，確保滿足機器人制造商在設(shè)計方面所采取防范措施的標(biāo)準(zhǔn)要求，還要將所有殘留危險和風(fēng)險都考慮在內(nèi)。因此，必須按照ISO 12100標(biāo)準(zhǔn)對機器人系統(tǒng)進行風(fēng)險評估，以確定降低風(fēng)險所需要的安全措施（比如安全光幕或安全激光掃描儀等）。

安全導(dǎo)向的協(xié)作型機器人系統(tǒng)運行模式

根據(jù)ISO/TS 15066技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，共有四種不同的協(xié)作運行模式：

安全監(jiān)控停機：

讓機器人停止，以與人進行交互。

人工引導(dǎo)：

以人工方式引導(dǎo)機器人在合適的低速度下運行，從而確保HRC安全。

功率和力度限制：

通過減小機器人的功率、力度和速度來實現(xiàn)必要的安全性，比如使用安全相關(guān)控制系統(tǒng)的限制功能，或者帶有生物機械負荷限制功能的本質(zhì)安全型機器人設(shè)計，都能確保不會出現(xiàn)危險或傷害。無論人和機器人之間發(fā)生有意還是無意的物理接觸，上述安全特性都能得到保證。

速度和距離監(jiān)控：

一種高度靈活的工作模式。通過對機器人的速度和運動路徑進行監(jiān)控，主動適應(yīng)受保護協(xié)作空間內(nèi)操作員的工作速度。安全距離會被全程監(jiān)控，并且在必要時會讓機器人減速或停止，或者改變其運動路徑。當(dāng)操作員和機器之間的距離再次增加到容許最小距離以上時，機器人會恢復(fù)正常速度和運動路徑。這樣可以及時地恢復(fù)機器人的生產(chǎn)力。

HRC功能安全：一站式提供專業(yè)技能、豐富產(chǎn)品和實施支持

在ISO/TS 15066標(biāo)準(zhǔn)提出的四種協(xié)作模式中，“速度和距離監(jiān)控”在HRC應(yīng)用方面具有最大的發(fā)展?jié)摿?。因此，我們既不能忽略目前仍是主流的共存和合作式交互模式，也要清楚安全?dǎo)向的傳感器和控制技術(shù)在確保順暢的人-機協(xié)作方面面臨著新的挑戰(zhàn)。
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