工業機器人安全防護技術綜述

劉順當

摘要：業機器人是運用在工業生產中的一種可通過技術人員手動操控或系統智能操控的一種機械手，他可以通過系統設置自由活動完成系統下達的指令。并能憑借自身的能源和控制力實施產品的創造和制造。在智能制造生產線中，需要提前編輯好程序，根據提前下達的指令行駛生產。本文對工業機器人安全防護技術進行分析，以供參考。

關鍵詞：工業機器人;安全防護;技術

引言

雖然目前我國已經發展成為一個制造技術大國，但對于制造業的技術仍然需要不斷加強，只有這樣才能夠真正地發展成為一個制造技術強國。轉型的這條發展道路上，信息技術基礎配套設施的體系建設一定是需要不斷加強的，而對于中國工業機器人來說，其中所包含的就是未來中國制造業的技術核心之一，同時在未來中國智能裝備制造這個領域當中它也會一直擔任著重要的主導角色。

1工業機器人的應用優勢

在我國制造機械行業中，工業工程機器人的主要應用技術優勢主要分別體現在自動化、安全化、高效率三個方面。從安全的技術角度進行分析，工業安全機器人的結構設計更加精密，且同時具有完善的安全故障檢測預警處理機制。將其廣泛應用推廣到設備制造生產過程中，將利于能夠有效率地降低設備故障率，預防造成人員傷亡。從工業制造線的效率提高方面可以分析，與傳統手工操作機器相比，工業制造機器人的制造動作重復頻率相對更高，因此，生產線的效率同樣相對較高。

2工業機器人的特點

工業機器人具有較高的智能制造水平，可以根據自身的能源完成系統或人工操控下達的指令和動作。在工業生產線中，很多復雜的環境人工操作起來非常的麻煩，但是應用工業機器人處理就能很好的解決此類問題。它對于復雜的環境復雜的動作都有很好的應對性。工作人員只需提前編寫程序或者手動操控既可以完成工作。工業機器人在使用時間上更為持久，工作時間更多，對于相關工作可以做到更加準確無誤。在保證日常維護和維修對情況下，工業機器人可以全天不停歇對進行工作。這極大對提高來工作效率，提高來生產量。

3工業機器人安全試驗

3.1配線設計

《機械電氣安全機械電氣設備第1部分：通用技術條件》對于工業機器人電柜外配線、電氣設備的布線、電柜內配線和導線的標記等有相關技術要求。結合標準要求和試驗實踐總結，在機器人配線設計時需要考慮以下操作要點：（1）確保線路特別是保護連接電路連接的牢固性，避免出現松脫現象，引發安全檢測問題;（2）采用色標方式進行保護導線標記時，要確保色標是絕對專用，且在導線全長上以黃/綠雙色組合進行標記;（3）選擇的接線端子要與導線截面積和類別相匹配;（4）一個端子對應允許連接一根保護導線，基于特殊用途專門設計的端子才允許進行多根導線的連接;（5）接線座的端子需要進行清晰標記，方便與電路圖進行對應;（6）遵循技術文件要求對每根導線的端部進行標記。

3.2無驅動源運動

《工業環境用機器人安全要求第1部分：機器人》進行機器人設計時需要確保各軸在異常緊急環境下無須驅動源就能運動，同時無驅動源運動的操作裝置符合易于接近、有操作說明、貼警告標志和防止意外操作等要求。

4工業機器人安全防護技術

4.1機器人操作的安全防護

機器人操作安全事故一般是工作人員近距離編程、調試、測試、故障排查時因操作失誤引起。針對該類安全事故，常用的防護手段包括在軟件層面限制機器人運動參數、三段式安全開關、安全等級權限管理、自碰撞檢測算法、參數合法性檢查算法等。根據機器人的工況和應用場景，利用軟件限制機器人運動空間、功率、關節速度、關節扭矩、TCP速度、TCP力矩、動量等，以實現機器人安全運行。如設定機器人的允許工作空間來約束機器人運動范圍，當操作人員編程失誤或操作不當而發出錯誤指令時，機器人控制器可依據空間限制參數提前報警或停止運行。而設置機器人的允許功率、速度、扭矩、動量等參數，能夠將機器人限定在相對安全的狀態下，減少因操作不當造成機器人對外界的損害。安全等級權限管理指根據操作內容的安全級別和專業程度設定不同的操作權限。如普通用戶權限僅能使用機器人基礎功能，工程權限可編寫、調試程序等，管理員權限則可最大限度操控機器人功能及系統參數。

4.2物理安全護欄

物理護欄是目前預防人機干涉碰撞的主流手段。根據現場實際情況，結合機器人運動軌跡，劃定機器人安全工作區域并安裝圍欄使之與外界隔離。物理護欄能夠保護機器人，有效提升安全等級。護欄一般采用金屬材料制造，具有成本低、安裝簡單等優勢，但護欄本身需要占據一定的安裝空間，且二次更改靈活性較差。

5未來發展趨勢

為充分發揮機器人的效率和人類的智能，近年來人機協作逐漸成為工業機器人的發展新趨勢。在很多機器人應用場景下，人們需要間歇或連續與機器人緊密合作，例如為機器人補料、更換程序和檢查運行狀態等。人機協作對于提高制造靈活性以適應高混合、小批量、多品種生產至關重要。而人機協作必然要求人類與機器人共處同一空間，此時可靠、靈活、智能的人機安全防護技術顯得尤為重要。基于新的敏感表面技術的機器人觸感系統具有接近、接觸和壓力測量能力。其表層為柔軟的塑料或軟膠材料且內層覆蓋高密度傳感器，可實現最大20cm的非接觸式感應距離，具有高可靠性和魯棒性的檢測能力。該技術不僅可用于干涉物安全檢測和報警，還能使機器人在變化的環境中實時調整其運動，以提高操作安全性、適應性以及與操作人員的緊密協作。

結束語

隨著工業智能制造時代的到來，智能機械制造已經成為未來的一個必然發展趨勢，同時隨著工業機器人制造技術的不斷發展，工業智能機器人在傳統智能機械制造技術領域當中的運用也會越來越多，尤其是分子仿生學在工業機器人當中的廣泛運用，能夠徹底使工業機器人的手部動作更像一個人類，從而徹底完成了在傳統智能制造技術領域當中需要人工智能完成的一系列制造作業。總而言之，未來幾年工業智能機器人技術會逐漸成為我國制造業和生產線的一大主力軍，在工業智能裝備制造這個領域中也會成為重要的主導角色。

參考文獻：

[1]章安福.工業機器人在自動化沖壓線上的應用[J].中國新技術新產品，2019（13）：34-35.

[2]廖常浩，吳洪清，萬今明.工業機器人風險評估研究及應用[J].機電工程技術，2019，48（01）：13-15+31.

[3]尚成志.基于機器視覺的工業機器人安全系統設計與實現[D].重慶大學，2018.