工業(yè)機(jī)器人安全防護(hù)技術(shù)綜述

劉順當(dāng)

摘要：業(yè)機(jī)器人是運(yùn)用在工業(yè)生產(chǎn)中的一種可通過(guò)技術(shù)人員手動(dòng)操控或系統(tǒng)智能操控的一種機(jī)械手，他可以通過(guò)系統(tǒng)設(shè)置自由活動(dòng)完成系統(tǒng)下達(dá)的指令。并能憑借自身的能源和控制力實(shí)施產(chǎn)品的創(chuàng)造和制造。在智能制造生產(chǎn)線中，需要提前編輯好程序，根據(jù)提前下達(dá)的指令行駛生產(chǎn)。本文對(duì)工業(yè)機(jī)器人安全防護(hù)技術(shù)進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人;安全防護(hù);技術(shù)

引言

雖然目前我國(guó)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)制造技術(shù)大國(guó)，但對(duì)于制造業(yè)的技術(shù)仍然需要不斷加強(qiáng)，只有這樣才能夠真正地發(fā)展成為一個(gè)制造技術(shù)強(qiáng)國(guó)。轉(zhuǎn)型的這條發(fā)展道路上，信息技術(shù)基礎(chǔ)配套設(shè)施的體系建設(shè)一定是需要不斷加強(qiáng)的，而對(duì)于中國(guó)工業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，其中所包含的就是未來(lái)中國(guó)制造業(yè)的技術(shù)核心之一，同時(shí)在未來(lái)中國(guó)智能裝備制造這個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中它也會(huì)一直擔(dān)任著重要的主導(dǎo)角色。

1工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在我國(guó)制造機(jī)械行業(yè)中，工業(yè)工程機(jī)器人的主要應(yīng)用技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要分別體現(xiàn)在自動(dòng)化、安全化、高效率三個(gè)方面。從安全的技術(shù)角度進(jìn)行分析，工業(yè)安全機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加精密，且同時(shí)具有完善的安全故障檢測(cè)預(yù)警處理機(jī)制。將其廣泛應(yīng)用推廣到設(shè)備制造生產(chǎn)過(guò)程中，將利于能夠有效率地降低設(shè)備故障率，預(yù)防造成人員傷亡。從工業(yè)制造線的效率提高方面可以分析，與傳統(tǒng)手工操作機(jī)器相比，工業(yè)制造機(jī)器人的制造動(dòng)作重復(fù)頻率相對(duì)更高，因此，生產(chǎn)線的效率同樣相對(duì)較高。

2工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)

工業(yè)機(jī)器人具有較高的智能制造水平，可以根據(jù)自身的能源完成系統(tǒng)或人工操控下達(dá)的指令和動(dòng)作。在工業(yè)生產(chǎn)線中，很多復(fù)雜的環(huán)境人工操作起來(lái)非常的麻煩，但是應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人處理就能很好的解決此類問(wèn)題。它對(duì)于復(fù)雜的環(huán)境復(fù)雜的動(dòng)作都有很好的應(yīng)對(duì)性。工作人員只需提前編寫(xiě)程序或者手動(dòng)操控既可以完成工作。工業(yè)機(jī)器人在使用時(shí)間上更為持久，工作時(shí)間更多，對(duì)于相關(guān)工作可以做到更加準(zhǔn)確無(wú)誤。在保證日常維護(hù)和維修對(duì)情況下，工業(yè)機(jī)器人可以全天不停歇對(duì)進(jìn)行工作。這極大對(duì)提高來(lái)工作效率，提高來(lái)生產(chǎn)量。

3工業(yè)機(jī)器人安全試驗(yàn)

3.1配線設(shè)計(jì)

《機(jī)械電氣安全機(jī)械電氣設(shè)備第1部分：通用技術(shù)條件》對(duì)于工業(yè)機(jī)器人電柜外配線、電氣設(shè)備的布線、電柜內(nèi)配線和導(dǎo)線的標(biāo)記等有相關(guān)技術(shù)要求。結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)要求和試驗(yàn)實(shí)踐總結(jié)，在機(jī)器人配線設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮以下操作要點(diǎn)：（1）確保線路特別是保護(hù)連接電路連接的牢固性，避免出現(xiàn)松脫現(xiàn)象，引發(fā)安全檢測(cè)問(wèn)題;（2）采用色標(biāo)方式進(jìn)行保護(hù)導(dǎo)線標(biāo)記時(shí)，要確保色標(biāo)是絕對(duì)專用，且在導(dǎo)線全長(zhǎng)上以黃/綠雙色組合進(jìn)行標(biāo)記;（3）選擇的接線端子要與導(dǎo)線截面積和類別相匹配;（4）一個(gè)端子對(duì)應(yīng)允許連接一根保護(hù)導(dǎo)線，基于特殊用途專門(mén)設(shè)計(jì)的端子才允許進(jìn)行多根導(dǎo)線的連接;（5）接線座的端子需要進(jìn)行清晰標(biāo)記，方便與電路圖進(jìn)行對(duì)應(yīng);（6）遵循技術(shù)文件要求對(duì)每根導(dǎo)線的端部進(jìn)行標(biāo)記。

3.2無(wú)驅(qū)動(dòng)源運(yùn)動(dòng)

《工業(yè)環(huán)境用機(jī)器人安全要求第1部分：機(jī)器人》進(jìn)行機(jī)器人設(shè)計(jì)時(shí)需要確保各軸在異常緊急環(huán)境下無(wú)須驅(qū)動(dòng)源就能運(yùn)動(dòng)，同時(shí)無(wú)驅(qū)動(dòng)源運(yùn)動(dòng)的操作裝置符合易于接近、有操作說(shuō)明、貼警告標(biāo)志和防止意外操作等要求。

4工業(yè)機(jī)器人安全防護(hù)技術(shù)

4.1機(jī)器人操作的安全防護(hù)

機(jī)器人操作安全事故一般是工作人員近距離編程、調(diào)試、測(cè)試、故障排查時(shí)因操作失誤引起。針對(duì)該類安全事故，常用的防護(hù)手段包括在軟件層面限制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)參數(shù)、三段式安全開(kāi)關(guān)、安全等級(jí)權(quán)限管理、自碰撞檢測(cè)算法、參數(shù)合法性檢查算法等。根據(jù)機(jī)器人的工況和應(yīng)用場(chǎng)景，利用軟件限制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間、功率、關(guān)節(jié)速度、關(guān)節(jié)扭矩、TCP速度、TCP力矩、動(dòng)量等，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人安全運(yùn)行。如設(shè)定機(jī)器人的允許工作空間來(lái)約束機(jī)器人運(yùn)動(dòng)范圍，當(dāng)操作人員編程失誤或操作不當(dāng)而發(fā)出錯(cuò)誤指令時(shí)，機(jī)器人控制器可依據(jù)空間限制參數(shù)提前報(bào)警或停止運(yùn)行。而設(shè)置機(jī)器人的允許功率、速度、扭矩、動(dòng)量等參數(shù)，能夠?qū)C(jī)器人限定在相對(duì)安全的狀態(tài)下，減少因操作不當(dāng)造成機(jī)器人對(duì)外界的損害。安全等級(jí)權(quán)限管理指根據(jù)操作內(nèi)容的安全級(jí)別和專業(yè)程度設(shè)定不同的操作權(quán)限。如普通用戶權(quán)限僅能使用機(jī)器人基礎(chǔ)功能，工程權(quán)限可編寫(xiě)、調(diào)試程序等，管理員權(quán)限則可最大限度操控機(jī)器人功能及系統(tǒng)參數(shù)。

4.2物理安全護(hù)欄

物理護(hù)欄是目前預(yù)防人機(jī)干涉碰撞的主流手段。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡，劃定機(jī)器人安全工作區(qū)域并安裝圍欄使之與外界隔離。物理護(hù)欄能夠保護(hù)機(jī)器人，有效提升安全等級(jí)。護(hù)欄一般采用金屬材料制造，具有成本低、安裝簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，但護(hù)欄本身需要占據(jù)一定的安裝空間，且二次更改靈活性較差。

5未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

為充分發(fā)揮機(jī)器人的效率和人類的智能，近年來(lái)人機(jī)協(xié)作逐漸成為工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展新趨勢(shì)。在很多機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景下，人們需要間歇或連續(xù)與機(jī)器人緊密合作，例如為機(jī)器人補(bǔ)料、更換程序和檢查運(yùn)行狀態(tài)等。人機(jī)協(xié)作對(duì)于提高制造靈活性以適應(yīng)高混合、小批量、多品種生產(chǎn)至關(guān)重要。而人機(jī)協(xié)作必然要求人類與機(jī)器人共處同一空間，此時(shí)可靠、靈活、智能的人機(jī)安全防護(hù)技術(shù)顯得尤為重要。基于新的敏感表面技術(shù)的機(jī)器人觸感系統(tǒng)具有接近、接觸和壓力測(cè)量能力。其表層為柔軟的塑料或軟膠材料且內(nèi)層覆蓋高密度傳感器，可實(shí)現(xiàn)最大20cm的非接觸式感應(yīng)距離，具有高可靠性和魯棒性的檢測(cè)能力。該技術(shù)不僅可用于干涉物安全檢測(cè)和報(bào)警，還能使機(jī)器人在變化的環(huán)境中實(shí)時(shí)調(diào)整其運(yùn)動(dòng)，以提高操作安全性、適應(yīng)性以及與操作人員的緊密協(xié)作。

結(jié)束語(yǔ)

隨著工業(yè)智能制造時(shí)代的到來(lái)，智能機(jī)械制造已經(jīng)成為未來(lái)的一個(gè)必然發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)隨著工業(yè)機(jī)器人制造技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)智能機(jī)器人在傳統(tǒng)智能機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中的運(yùn)用也會(huì)越來(lái)越多，尤其是分子仿生學(xué)在工業(yè)機(jī)器人當(dāng)中的廣泛運(yùn)用，能夠徹底使工業(yè)機(jī)器人的手部動(dòng)作更像一個(gè)人類，從而徹底完成了在傳統(tǒng)智能制造技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中需要人工智能完成的一系列制造作業(yè)?？偠灾?，未來(lái)幾年工業(yè)智能機(jī)器人技術(shù)會(huì)逐漸成為我國(guó)制造業(yè)和生產(chǎn)線的一大主力軍，在工業(yè)智能裝備制造這個(gè)領(lǐng)域中也會(huì)成為重要的主導(dǎo)角色。

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