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安全啟用協作機器人的指導準則分享

在最初幾十年，機器人應用技術無需人工干預即可運行。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，同時可以改善產品質量、生產效率和員工安全。現在，隨著機器人技術的發展，人和機器人已經可以共同實施任務，這種新的伙伴關系提高了制造企業產線的靈活性。當今的業務模式和技術驅動力，例如數據驅動的服務、縮短產品周期、引入機器學習以及區分個性化產品和品牌的需求，正在使靈活的協作機器人應用（人和機器人協同工作）成為制造商的有效選擇。在協同作業中使用機器人協作機器人被設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，在協作應用中使用的機器人，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、彈性執行器和碰撞檢測技術。協作機器人比常規機器人更緊湊，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協作工作區以及何時會接觸。在定義明確的協作工作區內，如果沒有人出現，則危險區域內的機器人可以以更高的速度運行。力扭矩（FT）傳感器是用于指導新任務的手動引導機制的關鍵組成部分。手動引導教學是當今協作機器人應用的最大優勢之一，因為它使運行人員無需先進的機器人編程知識，即可為新的應用準備機器人。為了使協作機器人應用適合運行人員，還需要將安全操作原理應用于系統的其余部分，包括終端執行器和緊固裝置。一些終端執行器是比較危險的，包括會出現尖銳邊緣或高溫的終端執行器，例如焊接應用中使用的終端執行器。協作機械臂可以安裝在移動基座上，以執行“拾取和攜帶”任務。協作機器人使用其力反饋傳感器和多個運動軸來執行機器維護任務，例如用夾具關閉CNC機器門。在協作應用中，經過特殊設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。許多制造企業將專門為協作應用設計的機器人引入到他們的工廠設施中，以處理簡單的取、放任務，但是這些機器人的多功能性，已經超出了取、放應用的范圍。由于這些機器人允許對機器進行大量的人為控制和授權，因此它們可以完成許多重復的制造任務。在生產線上，對于工人而言，包裝和碼垛可能是重復且乏味的。配置了可以識別各種產品類型的靈活抓爪和視覺系統的協作機器人系統，能夠處理冗余任務和繁重的工作，而讓運行人員去執行需要人工輸入的任務。協作機器人應用還可以執行處理原材料的任務。其中許多任務需要工具反復遍歷精確路徑。鑒于路徑的復雜程度，可能難以訓練出該任務所需數量的工人，而通過編程或手動引導教學訓練的協作機器人則能提供快速、準確和一致的結果。機器維護是協作機器人的另一個有用的應用。盡管將零件和材料裝載到機器中的過程通常是一種重復且危險的工作，但目前，大多數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控（CNC）銑床、空注塑機中，或將印刷電路板（PCB）插入測試機等。許多協作機器人的柔性臂可以裝配各種終端執行器，并可以通過手工指導進行新任務的培訓。安全意識和風險評估盡管為協作應用設計的機器人可能比常規機器人更輕巧、移動更慢，但是安全措施仍然很重要。碰撞檢測技術和低慣性伺服電機等功能，有助于最大程度地降低風險，但并不能完全消除風險。必須通過針對各種應用的風險評估來識別風險，并且必須執行適當的培訓和安全措施。集成式視覺攝像頭為協作任務提供了關鍵輸入，例如，該視覺引導機器人檢查CNC機器監視器的信息。協作機器人是自動化機器維護任務的理想選擇，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（例如建筑結構）周圍的間隙，可預見的接觸以及這種接觸的后果，與工作區域相關的其他危險，以及濫用或缺乏運行人員培訓等情況。運行人員也需要了解機器人經過的路徑和過程。制定指導準則有助于幫助運行人員在各種應用中評估機器人在執行給定任務時的安全性。這些應該包括：運行人員進入協作工作區的時間和頻率？運行人員與機器人之間潛在的接觸頻率和持續時間？與頭或頸部接觸的可能性是否很高（如果是，則應重新考慮或重新設計協作應用）？過渡到協作工作空間或從協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作機器人一起工作或能夠訪問協作工作區（如果這樣，則可能需要評估用于監視其他人員的傳感設備）？工作場所或周圍空間的其它結構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備（PPE）？如果機器人不移動時，是否存在任何驅動和電源相關的危險？盡管在設計時就考慮了協作機器人的人機交互性，但風險評估后仍然可能需要添加其它緩解措施。這些風險評估必須考慮機器人與運行人員互動的所有方式，周圍環境的哪些方面可能導致夾緊或卡住，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險。

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