Page 160 - 工业机器人控制技术研究

R 工业机器人控制技术研究
esearch on Control Technology of Industrial Robot

瞬态接触：这种情况也被称作动态冲击，人体被机器人系统的移动部件所撞
击，但人体不会像第 1 种情况那样被机器人系统夹住或困住，而是一个相对短时
的接触；瞬态接触依赖于机器人和人体的惯量以及相对速度的大小。

（五）两类接触中的阈值
关于机器人与人碰撞时带给人体疼痛阈值的影响最早可追溯到 Yamada 等人
的研究，文献中利用人体疼痛忍受极限值来限制直驱电机驱动的机械臂施加的接
触力。目前安全规范中采用的数据来源于 Muttray 等人的实验研究结果。该研究

中使用了 100 名身体健康的成年人，分别对身体 29 个区域进行不同部位单独的
疼痛测试。

四、机器人安全性的本质

（一）现行机器人安全标准的本质与对比
传统工业机器人具有功率、惯量、危害性程度大等特点，安全性的保证主要
通过采用安全栅栏、警示标志、人为制造出与人活动空间不干涉的工作空间、物
理隔离的方法来降低危害发生的概率。相比而言，协作机器人工作在人员随意性

强，而且环境不确定性大的非结构化空间。另外，人机协作本身要求更多的人机
交互甚至很多任务需要人和机器人进行物理接触、把持等操作。由此可见，相比
于传统工业机器人，协作机器人应对的复杂因素多，工作空间与人的活动空间相
互干涉，使得危害发生概率大，因此提高协作机器人安全性的本质是要从控制危

害发生概率、降低危害程度入手。
（二）对协作机器人设计带来的启示
协作机器人安全规范提供了保证协作机器人安全的指南和要求，也势必会推
动协作机器人技术的进步与发展。从前文的分析和探讨中可以引出如下启示：

多种感知通道的可靠性与冗余设计。协作机器人安全性的保证不再依赖于
人机物理隔离，更多的是需要软硬件、多种感知能力的组合，如新安全规范中的
速度和距离监控（SSM）就需要在协作机器人工作站内配置激光雷达、摄像头等
外接监控设备。现有工业机器人感知能力和智能化程度都较低，而可靠的感知是

智能提高的前提，智能又是人机共融的主要特征；感知能力与智能提高反过来又
能解决一定的安全性问题并促进生产效率提高。可以预见的是，视觉、力觉、听
觉、触觉等的组合甚至冗余设计将会在人机协作机器人乃至人机共融技术中越来

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