Page 159 - 工业机器人控制技术研究

第五章 工业机器人的安全防护

统相连的安全级功能。例如，关闭所有可能造成危险的工具。机器人可使用的降
低违反安全距离风险的方法包括但不限于以下几种：降低速度，然后可能会切换
到安全的监控停止状态；选择一个不违反最小安全距离的路径，在保持速度和距

离监控功能激活的情况下继续运动；当实际距离达到或者超过最小安全距离后，
机器人可恢复到正常运动状态。从规范中可得出结论，如何确定最小安全距离至
关重要。最小安全距离的计算最早见于 ISO13855 标准，其中规定静止机器和工

具的最小安全保护距离 C 应当按照式（5.1）计算。v 表示人体的靠近速度，T 表
示系统停止时间，该数值一般由机器生产商给出。ISO/TS15066 的早期草案版本
进一步细化为式（5.2）的表达形式，与之前相比最大区别在于以下几点：机器
人和人均视作运动物体，都有自己的速度和动作时间；增加了机器人刹车距离；
考虑了传感器探测人员和机器人时的位置误差（分别为 ZS 和 ZR）。但这种计

算方法只能作为近似计算，因为该公式假设人和机器人运动速度与时间呈线性关
系。为此，现行安全规范 ISO/TS15066：2016 采用另一全面的计算方法，把机器
人运动和人行走速度等考虑成随时间可变的情况，明显比原标准的计算公式更加

合理。
（5.1）
（5.2）
功率和力限制。该协作操作不同于前 3 种类型，其目的在于从更加底层和根
本上限制机器人对人员的伤害程度，这也是区分传统工业机器人与协作机器人的
最明显特征。功率和力限制是为应对人员和包括工件在内的整个机器人系统发生

有意或无意物理接触的情况。它要求机器人系统经过特殊设计来满足该要求。上
文提到的另外 3 种协作操作，传统工业机器人经过改装后也可实现，但这一条通
常是不满足的。这是因为现有工业机器人一般都是大惯量、重载和高速运动，其

输出功率和力远远超过标准要求。
在该协作模式下，操作人员与机器人系统的接触可能发生如下几种情况：
①生产需要，属于整个应用过程的一部分，有意或计划内的接触；②意外发生的
接触，可能是没有遵循操作步骤导致的，但不是技术故障；③系统技术失效导致

出现的人机接触。机器人运动部件与人体可能出现的接触被分为以下两类：
准静态接触：包括人体在机器人系统运动部件间的挤压或碰撞。这种情况下，
机器人系统将会在情况解除前对被困人体部分持续施加一定时间的力或压力。

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