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安全啟用協(xié)作機器人的指導(dǎo)準(zhǔn)則分享

在最初幾十年，機器人應(yīng)用技術(shù)無需人工干預(yù)即可運行。這有兩個原因：機器人的靈活性有限，因此人類沒有必要與之互動；而且機械臂的高速運動，對任何靠近它們的人都很危險。盡管缺乏靈活性，但機器人技術(shù)可以降低運營成本、資金成本、人工流失和浪費，同時可以改善產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和員工安全。現(xiàn)在，隨著機器人技術(shù)的發(fā)展，人和機器人已經(jīng)可以共同實施任務(wù)，這種新的伙伴關(guān)系提高了制造企業(yè)產(chǎn)線的靈活性。當(dāng)今的業(yè)務(wù)模式和技術(shù)驅(qū)動力，例如數(shù)據(jù)驅(qū)動的服務(wù)、縮短產(chǎn)品周期、引入機器學(xué)習(xí)以及區(qū)分個性化產(chǎn)品和品牌的需求，正在使靈活的協(xié)作機器人應(yīng)用（人和機器人協(xié)同工作）成為制造商的有效選擇。在協(xié)同作業(yè)中使用機器人協(xié)作機器人被設(shè)計成輕巧且有圓角的邊緣，旨在與運行人員一起安全工作。目前，在協(xié)作應(yīng)用中使用的機器人，通過將其力量限制在適合人類接觸的水平，從而設(shè)法將其潛在的傷害降至最低。它們通常采用力反饋、低慣性伺服電機、彈性執(zhí)行器和碰撞檢測技術(shù)。協(xié)作機器人比常規(guī)機器人更緊湊，并且通常具有輕巧的框架，該框架具有柔軟的圓形邊緣和最小的收縮點。它們配置了傳感器，能夠檢測到運行人員何時進入?yún)f(xié)作工作區(qū)以及何時會接觸。在定義明確的協(xié)作工作區(qū)內(nèi)，如果沒有人出現(xiàn)，則危險區(qū)域內(nèi)的機器人可以以更高的速度運行。力扭矩（FT）傳感器是用于指導(dǎo)新任務(wù)的手動引導(dǎo)機制的關(guān)鍵組成部分。手動引導(dǎo)教學(xué)是當(dāng)今協(xié)作機器人應(yīng)用的最大優(yōu)勢之一，因為它使運行人員無需先進的機器人編程知識，即可為新的應(yīng)用準(zhǔn)備機器人。為了使協(xié)作機器人應(yīng)用適合運行人員，還需要將安全操作原理應(yīng)用于系統(tǒng)的其余部分，包括終端執(zhí)行器和緊固裝置。一些終端執(zhí)行器是比較危險的，包括會出現(xiàn)尖銳邊緣或高溫的終端執(zhí)行器，例如焊接應(yīng)用中使用的終端執(zhí)行器。協(xié)作機械臂可以安裝在移動基座上，以執(zhí)行“拾取和攜帶”任務(wù)。協(xié)作機器人使用其力反饋傳感器和多個運動軸來執(zhí)行機器維護任務(wù)，例如用夾具關(guān)閉CNC機器門。在協(xié)作應(yīng)用中，經(jīng)過特殊設(shè)計的機器人可以與運行人員緊密合作，更高效率的完成任務(wù)。許多制造企業(yè)將專門為協(xié)作應(yīng)用設(shè)計的機器人引入到他們的工廠設(shè)施中，以處理簡單的取、放任務(wù)，但是這些機器人的多功能性，已經(jīng)超出了取、放應(yīng)用的范圍。由于這些機器人允許對機器進行大量的人為控制和授權(quán)，因此它們可以完成許多重復(fù)的制造任務(wù)。在生產(chǎn)線上，對于工人而言，包裝和碼垛可能是重復(fù)且乏味的。配置了可以識別各種產(chǎn)品類型的靈活抓爪和視覺系統(tǒng)的協(xié)作機器人系統(tǒng)，能夠處理冗余任務(wù)和繁重的工作，而讓運行人員去執(zhí)行需要人工輸入的任務(wù)。協(xié)作機器人應(yīng)用還可以執(zhí)行處理原材料的任務(wù)。其中許多任務(wù)需要工具反復(fù)遍歷精確路徑。鑒于路徑的復(fù)雜程度，可能難以訓(xùn)練出該任務(wù)所需數(shù)量的工人，而通過編程或手動引導(dǎo)教學(xué)訓(xùn)練的協(xié)作機器人則能提供快速、準(zhǔn)確和一致的結(jié)果。機器維護是協(xié)作機器人的另一個有用的應(yīng)用。盡管將零件和材料裝載到機器中的過程通常是一種重復(fù)且危險的工作，但目前，大多數(shù)機器維護工作仍由人工完成。由于很難找到合格的工人，因此制造商正在采用靈活的機器人解決方案來提高生產(chǎn)率，同時最大程度地減少對工人的危害。機器人可以將材料裝載到計算機數(shù)控（CNC）銑床、空注塑機中，或?qū)⒂∷㈦娐钒澹≒CB）插入測試機等。許多協(xié)作機器人的柔性臂可以裝配各種終端執(zhí)行器，并可以通過手工指導(dǎo)進行新任務(wù)的培訓(xùn)。安全意識和風(fēng)險評估盡管為協(xié)作應(yīng)用設(shè)計的機器人可能比常規(guī)機器人更輕巧、移動更慢，但是安全措施仍然很重要。碰撞檢測技術(shù)和低慣性伺服電機等功能，有助于最大程度地降低風(fēng)險，但并不能完全消除風(fēng)險。必須通過針對各種應(yīng)用的風(fēng)險評估來識別風(fēng)險，并且必須執(zhí)行適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)和安全措施。集成式視覺攝像頭為協(xié)作任務(wù)提供了關(guān)鍵輸入，例如，該視覺引導(dǎo)機器人檢查CNC機器監(jiān)視器的信息。協(xié)作機器人是自動化機器維護任務(wù)的理想選擇，例如從CNC機器上卸載成品零件。需要確定的潛在風(fēng)險，包括運行人員狀況（例如疲勞或壓力），在障礙物（例如建筑結(jié)構(gòu)）周圍的間隙，可預(yù)見的接觸以及這種接觸的后果，與工作區(qū)域相關(guān)的其他危險，以及濫用或缺乏運行人員培訓(xùn)等情況。運行人員也需要了解機器人經(jīng)過的路徑和過程。制定指導(dǎo)準(zhǔn)則有助于幫助運行人員在各種應(yīng)用中評估機器人在執(zhí)行給定任務(wù)時的安全性。這些應(yīng)該包括：運行人員進入?yún)f(xié)作工作區(qū)的時間和頻率？運行人員與機器人之間潛在的接觸頻率和持續(xù)時間？與頭或頸部接觸的可能性是否很高（如果是，則應(yīng)重新考慮或重新設(shè)計協(xié)作應(yīng)用）？過渡到協(xié)作工作空間或從協(xié)作工作空間過渡出來時的工作場景？是否可能意外啟動機器人而使運行人員感到震驚？是否有多個運行人員與協(xié)作機器人一起工作或能夠訪問協(xié)作工作區(qū)（如果這樣，則可能需要評估用于監(jiān)視其他人員的傳感設(shè)備）？工作場所或周圍空間的其它結(jié)構(gòu)是否可能造成夾傷和擠壓？哪些異常事件需要手動重啟？不同級別的驅(qū)動功率是否給運行人員帶來不同級別的危險？運行人員是否穿著可能會夾在夾具中的個人防護設(shè)備（PPE）？如果機器人不移動時，是否存在任何驅(qū)動和電源相關(guān)的危險？盡管在設(shè)計時就考慮了協(xié)作機器人的人機交互性，但風(fēng)險評估后仍然可能需要添加其它緩解措施。這些風(fēng)險評估必須考慮機器人與運行人員互動的所有方式，周圍環(huán)境的哪些方面可能導(dǎo)致夾緊或卡住，以及機械手臂末端工具（EOAT）的哪些特征可能因高溫、鋒利的邊緣或其它危險而造成風(fēng)險。

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