安全是制造车间协作机器人的一项重要特性

如果您在工厂车间或仓库工作，很可能会有一个机器人作为您的同事。

随着制造环境通过工业4.0转型努力不断演进，同时随着供应链和分销设施的创新扩展，自动化机器人技术的应用正在以快速的速度增长和多样化。这些机器人也越来越多地与人类员工共享同一空间，这引发了新的安全问题。

对于提高安全措施的需求，以及机器人需要执行更复杂任务的要求，意味着机器人必须更加智能。同时，它们还需要更加灵活，这需要更先进的计算机视觉和运动控制技术。如果人、系统和机器人要高效协作，则需要强大的连接能力，以支持及时通信和预测性维护，从而防止可能影响安全的问题。

工业机器人正在行动

工厂车间里的机器人并不新鲜，但它们不再与人类同事分离。制造业的进步使得人与机器人共享的工作空间开始重叠，甚至有时被称为“协作机器人”（“cobots”）。

在汽车制造厂中，机器人负责贴标签、焊接、搬运、喷涂、组装、切割，甚至是倾倒危险物质。在一些工厂中，机器人被用来给凸轮轴润滑、给发动机加油以及进行质量检验。在其他行业中，机器人可能负责组装、包装和托盘化成品。无论是在工厂车间还是仓库，如今的机器人更加灵活移动，并配备了电子组件，例如机器视觉和人工智能系统，这使它们能够独立操作并应对各种情况。它们甚至可能包括部署在仓库内的无人机，帮助扫描整个设施内的库存，包括难以触及的区域，而无需激光或标记物的引导。

机器人自动化在制造和分销中的主要目标是接替人类工人执行重复性和繁重的任务，以及那些本质上具有危险性的工作。然而，在任何环境中引入机器人都会带来必须解决的安全问题，尤其是随着机器人变得更加移动化并与人类在共享空间中协作时。

协作机器人安全取决于技术

随着工业机器人在仓库和工厂车间的广泛应用，以及它们变得更加多功能和强大，机器人安全问题变得愈加重要。每当工人与机器人互动或在共享空间内工作时，都可能出现导致严重甚至致命伤害的事故机会。

在某些情况下，机器人本身可以与人隔离，只在工作人员需要进行编程、设置、测试和维护时与其互动。每个机器人系统都有所不同，需要独立评估。例如，一个执行焊接操作的机器人需要遵循安全措施，比如焊接帘和带锁的周界护栏。然而，不同机器人会带来不同的危险，尤其是那些更具移动性的机器人，比如自主移动机器人（AMRs），它们可以在仓库环境中运送库存。这种情况下，人流与机器人流量开始重叠，特别是当机器人可以在没有专用轨道的情况下在多个位置之间导航时。

机器人在环境中独立导航的能力取决于地图、车载计算能力以及传感器，这些因素还能促进安全性保障。一个在工作中穿梭于人类之间并需要从安全角度进行管理的机器人优秀示例是自动导引车（AGV），它可以在工厂或仓库内的不同地点间运输产品和材料。这些AGV能够在靠近人类的情况下执行任务，而不会危及他们的安全，即便是在动态环境中搬运危险且沉重的物品时也是如此。

如今，在机器人与人类共享空间的情况下，有四种协作模式。第一种模式具有明确的界限，通常由传感设备（如光幕、激光扫描仪或地垫）确保机器人和人类不会同时共享空间，这些传感器由安全系统进行协调。另一种较少见的协作形式是机器人手臂进入所谓的“悬浮状态”，允许其被抓握和引导。

第三种协作模式由 ISO 10218 定义，是第一种模式的更复杂版本，也被称为速度与距离监控模式。机器人的位置和速度会根据与人的接近程度进行调节。在该模式下，当机器人过于接近人类工人时，它甚至可以进入安全等级监控停止状态。第四种协作模式仍在发展中，与第三种模式类似，它也采用调节机制，但在这种情况下，机器人被编程为在意外碰到人类工人时限制力量和功率。这种模式遵循 ISO TS 15066 的指导，该标准定义了人体的多个部位以及身体的疼痛极限，以确定可以施加的力量大小。

传感器在引导协作机器人于人员接近的环境中发挥重要作用，同时限制机器人动作的软件也起到了关键作用，该软件通过帮助定义和设置安全的机器人速度，确保机器人仅进行特定功能所必需的动作。与其完全停止机器人以应对有人靠近的情况，不如减缓其速度，这样既能提高生产力又能保持安全性。此外，软件还支持诸如刹车可靠性检查等维护工作。

更智能的工厂需要更安全、更智能的机器人

随着协作机器人在生产环境中变得越来越普遍，它们现在与人类密切合作，以支持更高级的自动化。这部分得益于无线网络支持的人工智能（AI）。凯捷研究院估计，到2023年，由5G推动的“智能工厂”将为全球经济创造1.5万亿美元至2.2万亿美元的价值。5G网络将为机器人设备和设备提供更高带宽、低延迟的互联网连接，同时连接其他设备和云端。无线5G技术将使协作机器人更加移动化，因为它们不再需要连接到计算机进行更新和重新配置。

工厂安全的未来可能也会受到机器人本身的支持。去年，现代汽车集团联合波士顿动力推出了“工厂安全服务机器人”，以支持现场安全。该机器人配备了人工智能、自动导航、集成热感摄像头和3D LiDAR技术，以及远程操作技术，使办公室人员能够远程观察和巡查工业区域，检测危险，并向管理人员发送警报。

这只是现代制造环境持续发展的另一个典范。