“協(xié)作機器人為生產(chǎn)制造商帶來了潛力，但企業(yè)只有在培訓(xùn)、評估和設(shè)計方面不斷做出努力，它們才能長期取得成功?！?br>

　　協(xié)作機器人(通常被稱為 cobot)，是旨在在工作空間中可以與人類進行物理交互的機器人設(shè)備。傳統(tǒng)的工業(yè)機器人在工作時需要使用安全防護裝置和其他設(shè)備來保護人類。

　　協(xié)作機器人在傳統(tǒng)和非傳統(tǒng)領(lǐng)域都越來越受到歡迎，并可能帶來一系列獨特的挑戰(zhàn)。雖然使用協(xié)作機器人可能與傳統(tǒng)機器人非常相似，但實施的初始階段將決定系統(tǒng)的成功程度。協(xié)作機器人的成功應(yīng)用需要考慮三個重要因素 ：培訓(xùn)、評估和設(shè)計。

　　協(xié)作機器人的培訓(xùn)

　　對任何新型技術(shù)來講，第一步都是培訓(xùn)。這個設(shè)備是如何工作的?它的功能和局限性是什么?將如何影響我們對安全的理解?

　　協(xié)作機器人在機器人領(lǐng)域的獨特地位，得益于內(nèi)部與力傳感技術(shù)相關(guān)的設(shè)計。在檢測到超過閾值的外力時，機器人就會停止工作，防止人員受傷。在機器人運動期間，允許的速度和扭矩也受到限制，以消除與運行人員的不安全接觸。許多協(xié)作機器人都允許編程控制這些參數(shù)，以便根據(jù)系統(tǒng)需求來調(diào)整限制級別。這意味著實施這項技術(shù)的的人員，必須接受與自動化系統(tǒng)和協(xié)作機器人相關(guān)的、適當(dāng)?shù)陌踩枨笈嘤?xùn)。

　　對傳統(tǒng)機器人來講，很多安全策略都圍繞著機器人和人的分離上，比如限制人類進入機器人操作區(qū)域的圍欄等安全措施。在機器人和人共享的工作空間中通常會使用監(jiān)視設(shè)備，如光幕和地板掃描儀。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在不同場景中，機器人和人之間的距離。

　　重要的實施步驟之一是指定一個安全標(biāo)準(zhǔn)。它要求在人類和機器人協(xié)同工作的情況下，改變安全方式。指導(dǎo)準(zhǔn)則不斷發(fā)展，關(guān)鍵是要了解最新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和最佳實踐。這些規(guī)定包括針對一般機器人系統(tǒng)安全的 ANSI/ RIA R15.06-2012，以及更具體針對協(xié)作機器人技術(shù)的 RIA R15.806-2016。技術(shù)報告 RIA TR15.806-2018 提供了關(guān)于設(shè)計協(xié)作工作空 間時可能需要的測試的額外指導(dǎo)。技術(shù)報告RIA TR15.806-2018 提供了設(shè)計協(xié)同工作區(qū)時可能需要的額外測試指南。

　　協(xié)作機器人在機器人領(lǐng)域的獨特地位，得益于內(nèi)部與力傳感技術(shù)相關(guān)的設(shè)計。本文圖片來源 ：Applied Manufacturing Technologies

　　系統(tǒng)安全性評估

　　對協(xié)作機器人最常見的誤解之一是使用這種類型的設(shè)備使系統(tǒng)對人類安全。在實際應(yīng)用中，功率和力的限制功能只適用于機器人本身。它們并沒有考慮到任何其他潛在的危險，包括安裝在主要機器人身體上的其他部件，如臂端工具(EOAT)。

　　實施協(xié)作技術(shù)的第二個關(guān)鍵因素是正確評估系統(tǒng)的安全性。安全風(fēng)險評估，是對系統(tǒng)中潛在的危險進行基于任務(wù)的審查。根據(jù)嚴(yán)重性和發(fā)生頻率等特征，對危險進行評級，然后審查通過設(shè)計減輕風(fēng)險的能力。該持續(xù)進行的過程，應(yīng)該從系統(tǒng)預(yù)設(shè)計開始，并延續(xù)到構(gòu)建。遵循這種類型的迭代程序?qū)⒋_保安全考慮在設(shè)計期間得到滿足，而不是事后才想到。

　　這個階段的一個關(guān)鍵部分是考慮哪些任務(wù)將由自動化來完成。一般的經(jīng)驗法則是讓人類做其最擅長的事情。這通常包括涉及關(guān)鍵決策、高度靈巧 / 感知、技術(shù)知識和非例行操作的任務(wù)。機器人最適合接管重復(fù)性和常規(guī)性的工作量。編程可以包括決策過程，但當(dāng)決策輸出有限時，這是一個有效的權(quán)衡。有了協(xié)作機器人，這種任務(wù)分配決策就會擴大到考慮它對風(fēng)險評估的影響。

　　評估階段將依賴于對協(xié)作設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)的了解。任務(wù)分配將受到機器人功能的影響。功率和力限制裝置通過限制有效載荷和速度來控制力。例如，一家機器人制造商生產(chǎn)的協(xié)作機器人裝置的最大有效載荷容量，從 4 千克到 35 千克不等。與工業(yè)機器人相比，這屬于輕量級，工業(yè)機器人的有效載荷可以超過 2000 千克。與傳統(tǒng)機器人模型相比，手臂速度受到明顯的限制，這可能會影響周期時間目標(biāo)。每個協(xié)作機器人任務(wù)都需要根據(jù)這些參數(shù)進行可行性評估。

　　▎評估階段將依賴于對協(xié)作設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)的了解。任務(wù)分 配將受到機器人功能的影響。

　　協(xié)作機器人的設(shè)計

　　協(xié)作機器人實施的第三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)是設(shè)計。從協(xié)作空間的角度來看，我們必須在設(shè)計概念中包括人的接觸分析。即使使用的是 cobot，也不僅僅是機器人的問題。所有的工具和設(shè)備都需要與風(fēng)險評估評價結(jié)合起來考慮。任務(wù)必須審查潛在的擠壓和沖擊接觸危險，因為人類可能接近設(shè)備。

　　在安全標(biāo)準(zhǔn)中，有一些規(guī)范明確了對于涉及人體不同部位的危險，什么樣的力量是可以接受的。例如，對腿部和眼睛的接觸的考慮是不同的。協(xié)作機器人編程和設(shè)置的靈活性使得有必要了解這些規(guī)范，以及如何測試這些規(guī)范，以確保對操作者的安全進行適當(dāng)限制。仿真等工具可以幫助識別危險和設(shè)計解決方案。

　　▎大多數(shù)協(xié)作機器人設(shè)備采用圓形輪廓，以增加接觸時的表面積并減小受力。

　　大多數(shù)協(xié)作機器人設(shè)備都采用了圓形輪廓，以增加表面積并減少接觸時的力。在作為工作區(qū)組成部分的其它工具和設(shè)備上，也應(yīng)采用類似的精心設(shè)計。這可能包括使用特殊的蓋子，以防止不必要地接觸，避免對附近工人造成危險。當(dāng)需要維護時，可以拆下蓋子以便檢修。

　　有時，由于工藝的原因，某些任務(wù)可能會造成無法解決的危險。例如，將零件固定到組件上所需的力可能超出規(guī)范限制。另一種選擇是在操作過程中，使用輔助設(shè)備限制人員進入到受控空間。這可能涉及到諸如光幕之類的組件，以監(jiān)控是否有人進入到設(shè)備周邊區(qū)域。系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)在執(zhí)行任務(wù)危險期間提供安全控制，并允許人與機器人之間的合作。

　　機器人正在為制造業(yè)和自動化公司帶來獨特的機會。然而，對如何使用協(xié)作技術(shù)缺乏了解往往會使這一過程更加困難。像對待標(biāo)準(zhǔn)機器人一樣對待 cobots 將限制它們所能帶來的價值。忽視協(xié)作工作空間所需的安全考慮，將在構(gòu)建過程中造成不必要的挑戰(zhàn)。實現(xiàn)價值的關(guān)鍵是在設(shè)計工作空間時從一開始就考慮到協(xié)作技術(shù)。

　　關(guān)鍵概念：

　　■ 部署協(xié)作機器人之前，首先要明確機器人該做什么，能做什么。

　　■ 了解協(xié)作機器人安全標(biāo)準(zhǔn)和一般機器人安全標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。

　　思考一下：

　　如何將協(xié)作機器人應(yīng)用到貴司的設(shè)施中?