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【市场】机器人已被94%的企业接受,但它们并不安全!

2017-10-17 08:56 高工机器人网 阅读:8604
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摘要近年来,工业机器人开始进入新的工作环境,比如轻工业、仓储物流以及农业。

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  【文/潘敏瑶】近日,北美领先的机器人贸易组织机器人工业协会(RIA),与职业安全与健康管理局(OSHA)和国家职业安全与健康研究所(NIOSH)签署了联盟伙伴关系。

  该联盟将促进RIA成员、OSHA、NIOSH、雇主和工人之间关于工业机器人危险防范、人机协作装置和系统等新兴技术的交流,有助于分享工作中如何有效实现工作场所与机器人系统之间的互动等安全控制问题。

  联盟的参与者还将合作开发职业技术培训、资源和工具,为职业技术人员、NIOSH研究人员、雇主和工人提供技术培训。

  新联盟的成立将机器人安全的问题再一次置于聚光灯之下。

  加入“就业大军”的机器人并不安全

  近年来,工业机器人开始进入新的工作环境,比如轻工业、仓储物流以及农业。更有趣的是,美国一家初创企业还能利用人工和机器人协作制作披萨,其中机器人会执行一些高度重复的任务,比如喷洒调料、搭配番茄酱、把披萨放入烤箱等;而人类主要负责食材准备、配方开发、口味测试等工作。

  最近的一项调查中,英国和美国94%的企业表示,他们已经接受机器人,或认为未来机器人不可或缺。

  从广义上讲,主要有两类机器人正在进入劳动力市场:传统工业机器人和协作机器人。

  前者是诞生于上世纪60年代初的庞然大物,当时,通用汽车在新泽西州的一家工厂安装了第一个工业机器人。它们以单向的方式与人类进行交互——操作指令输入,机器人跟随指令。

  相比之下,协作型机器人被设计成与人类在同一空间工作,执行机械任务,并对周围发生的事情做出反应。

  一项对OSHA的事故报告的调查显示,自1984年以来,已经发生了38起与机器人相关的事故。在38起事件中,有27起导致工人死亡。根据美国劳工局统计,美国总共有4585名工作人员死于涉及机器人的事故中。

  可以发现,这些事故均涉及到被关在“笼子”中的传统工业机器人,并且,许多事故发生在维修期间,工人们有时不得不进入围栏内进行单元测试和故障查找。

  据悉,最近在印度和德国也发生了两起死亡事件,涉及工业机器人的工人伤亡再次引发了人们对机器人劳动力的担忧。而实际上,这些发生在大型机器人制造汽车过程中的悲剧,都是可以避免的。

  目前,业内还暂未听说过任何涉及协作机器人的严重伤害事件。协作机器人不依赖笼子进行隔离这一安全措施,而是使用力反馈和力传感器,以及3D摄像机和激光雷达等来实现与人类的安全互动。

  总的来说,协作机器人拥有轻量的机械臂和末端执行器,这样可减少人们在与机器人接触时受到严重伤害的风险。

  机器人行业主要涉及的安全规范

  关于工业机器人安全的记录可以追溯到第一个工业机器人被安装的1961年,而正如RIA会长Jeff Burnstein所说,RIA在促进工业机器人安全技术的发展上已有长时间的积累,他们在1986年推出了第一个美国国家机器人安全标准R15.06。”

  这项标准在2013年进行了更新,如今与国际ISO的10218:2011标准一致,标准中还确定了另一核心问题是安全额定范围内的软轴及空间限制技术。

  在市场上销售的机器人必须要遵守各种各样的设计与安全规范,涉及机器人行业的安全规范还有以下几项:

  IEC EN 61508 《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全》,该标准是工业安全领域的通用标准,既可以用作编写细分领域安全标准的基础,也可以在没有专用安全标准的领域中直接应用。

  IEC 60204-1 《 机械安全 机器电气设备 第1部分 一般要求》提出了安全停止的三大类别。

  IEC61800-5-2,对应国标号为GB/T 12668.5.2 《可调速的电动设备标准。第5-2部分: 功能安全要求》。该标准主要针对安全编码器、安全伺服驱动器(STO、SOS、SLS、SBC、Safety Stop 1/2等功能)、伺服电机等系统提出了功能安全要求。

  2011年,国际标准化组织ISO公布了ISO 10218“工业机器人安全要求”。此为最新的机器人安全规范,ISO10218-1规定了机器人在设计和制造时应遵循的安全原则;ISO10218-2规定了在机器人的集成应用、安装、功能测试、编程、操作、维护以及维修时,对人身安全的防护原则。

  2016年2月,ISO正式出版了“在操作人员与机器人协作工作时,如何确保操作人员安全的技术指南”——ISO/TS 15066,这是专门针对协作机器人编写的安全规范,同时也是ISO 10218-1和ISO 10218-2关于协作机器人操作内容的补充。ISO/TS 15066可以作为机器人系统集成商在安装协作型机器人时做“风险评估”的指导性和综合性文件。

  ISO 15066的出现,为机器人行业解答了几个问题,包括如何定义人机协作行为;如何量化机器人可能对人造成的伤害;在以上基础上,对协作机器人的设计有什么要求等。

  反观我国国内,目前还没有制定出针对机器人的安全标准。

  机器人安全性能整体偏低

  产品的总体安全性评价指标包括产品本身的安全等级、环境的限制条件以及人们对安全性的期望水平。

  同理,机器人自身通过了什么等级的安全认证,使用者是否按照规范操作,人们是否充分认识并接受机器人的危险性,都是评价一个机器人系统是否安全时需要考虑的重要因素。

  珞石科技联合创始人韩峰涛表示,各大机器人厂商的机器人都配备有各自的安全技术,例如ABB的SafeMove,Fanuc的DCS,KUKA的KUKA.safe,但其安全功能本身还比较初级,例如将物理的围栏换成了虚拟围栏、检测到有人靠近时自动停止,仍然不算是完整的协作安全技术。

  国外的协作机器人厂商也仅有优傲和ABB等表示能够在安全性上保证符合标准,可见目前机器人的安全性总体上还处于非常低的水平。

  对于此现状,一位业内人士指出,主要是通过ISO/TS 15066认证的成本太高,从市场的逐利性来看不划算,除了欧美等大公司对安全性有硬性要求外,其他机器人企业就“睁一只眼闭一只眼”了。

  韩峰涛直言不讳,国内对机器人的功能性更为注重,而对于机器人的安全性能不太重视,即使机器人具备碰撞检测功能,那也只算锦上添花而已。

  也有人认为机器人的安全性不高在于“人”的问题,“国外的管理者自我保护意识很强,而国内中小型企业的管理者,其意识偏弱。”他认为,协作机器人用在工业上,感觉就是就是舞蹈家绑上了小脚跳舞,限制很大。

  除此之外,国内机器人安全性较低的一个很重要的原因是,国内做安全事务的人才大部分集中在航天、军事、自动化仪表等行业,而在机器人领域的比较少。

  多重因素之下,就导致国内协作机器人在安全性技术上比较缺乏,国内目前尚未有通过安全认证的工业机器人。

  针对协作机器人的安全性问题,一位系统集成商人士表示,到目前为止对协作机器人依然没有信心,协作机器人需要能证明其保证100%的绝对安全,否则不能进行人机协作。他还指出:“我们做生产线一般是考虑做‘防自杀’式防护,也就是说员工现在生产线上自杀也得想办法防止住。”

  可见,机器人必须足够智能,才能加强机器人本身的安全性能,同时避免人类因自身的操作失误而造成的不安全。配天机器人副总经理索利洋也表达了自己的看法:“如果要保证安全,不是一两个技术就能实现的,从系统架构、机械结构,再到硬件、软件以及算法,冗余安全链路控制等等都需要技术过关。”

  “安全”+“智能”=机器人的未来

  人机协作,是要让人和机器人共存,机器人进行作业,人来管理机器人。工业4.0的实现,智能化的发展,其最终目的就是要把操作工提升为工程师来管理更多的机器人,以创造更多的产能,而不是简单的用机器人将人员取代。

  可以预见,人机协作的未来需要机器人自身在智能性和灵活性上有较大发展,主要集中在:

  主动的安全探测手段,例如3D视觉,多线激光雷达等,用来代替被动的传感器(编码器,光栅,人工皮肤);

  更高级的环境感知与决策算法,可以使用上述传感器来判断复杂环境下的人机关系并做出符合要求的决策;

  更灵活的运动控制和关节制造技术,例如阻抗控制与可变刚度关节。

  这一系列技术的进步势必会推动机器人安全性能的提升,本质安全将是理想机器人的必备且基础的特征。协作机器人最终将变成一个过渡概念,随着技术的发展,未来所有的机器人都应该具备与人类一起安全的协同工作的特性。

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