目次

前言

引言

1  范圍

2  規(guī)范性引用文件

3  安全分析

4  基本設(shè)計要求

5  機器人設(shè)計和制造

6  機器人系統(tǒng)的安全防護和設(shè)計

7  使用和維護

8  安裝、試運行和功能測試

9  文件

10  培訓(xùn)

參考文獻

前言

本標準為推薦性國家標準。

本標準由中國機械工業(yè)聯(lián)合會提出。

本標準由全國工業(yè)自動化系統(tǒng)與集成標準化技術(shù)委員會歸口。

本標準起草單位：北京機械工業(yè)自動化研究所。

本標準主要起草人：胡景謬、郝淑芬、聶爾來、許瑩

本標準是首次發(fā)布。

引言

1  工業(yè)機器人安全標準制修訂概況

1.1  國際工業(yè)機器人安全標準的制修訂概況

ISO 10218是《工業(yè)機器人安全》國際標準的編號，此標準是國際標準化組織ISO/TC 184/SC 2/WG 3制定的，并于1992年1月正式發(fā)布實施，1997年9月經(jīng)全體成員體投票復(fù)審，確認繼續(xù)有效實施。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，工業(yè)機器人的品種不斷增加，功能擴展，性能提高，應(yīng)用領(lǐng)域亦更加廣泛，不僅從制造業(yè)擴展到非制造業(yè)，甚至擴展到醫(yī)療、服務(wù)和康復(fù)領(lǐng)域，因此機器人使用的安全及防護問題日益突出。2000年，美國提出為了加強機器人和機器人系統(tǒng)的安全，使標準的制定者和使用者更便于交流和執(zhí)行，并且標準還應(yīng)考慮用于工業(yè)自動化的系統(tǒng)中除機器人系統(tǒng)以外的安全問題，因此需要對ISO10218：1992年的版本進行修訂，同時提供了美國在1999年制定的標準版本。2000年ISO/TC 184/SC 2在美國舉行的年會上形成決議，決定成立工作組，對安全標準進行修訂。2001年在

日本舉行的年會上工作組提出了新工作項目建議草案，把安全標準分成兩個部分，第一部分為設(shè)計、構(gòu)形和安裝時的安全，第二部分為機器人重新組裝、重新布置及使用時的安全規(guī)范。此兩部分的內(nèi)容比1992年版細化和增加了不少具體內(nèi)容，特別是對安全防護電路的設(shè)計及對各類人員的安全防護措施更加明確。目前該標準正在制定中。

1.2  我國工業(yè)機器人安全標準的制修訂情況

工業(yè)機器人產(chǎn)品在我國的研制開發(fā)始于“七五”期間。由于工業(yè)機器人產(chǎn)品有著與其他產(chǎn)品不同的特征，其運動部件，特別是手臂和手腕部分具有較高的能量，且以較快的速度掠過比機器人機座大得多的空間，并隨著生產(chǎn)環(huán)境和條件及工作任務(wù)的改變，其手臂和手腕的運動亦隨之改變。若遇到意外啟動，則對操作者、編程示教人員及維修人員均存在著潛在的傷害。為此，為防止各類事故的發(fā)生，避免造成不必要的人身傷害，在研制機器人產(chǎn)品的同時，也立項制定工業(yè)機器人安全標準。

我國第一個安全標準GB 11291-1989是1989年3月發(fā)布，1990年實施的，它是參照日本標準JIS B 8433：1986《工業(yè)機器人安全法則》制定的。1994年，經(jīng)過五年的使用，發(fā)現(xiàn)原標準過于簡單，且國際標準ISO 10218也已經(jīng)發(fā)布實施，按照我國積極采用國際標準的原則，于1994年成立工作組對1989年版進行修訂，原國家技術(shù)監(jiān)督局于1997年9月發(fā)布，1998年4月開始實施。此版本完全參照采用了ISO10218：1992的版本，在內(nèi)容上有所增加，首次提出了安全分析和風(fēng)險評價的概念以及機器人系統(tǒng)的安全設(shè)計和防護措施。目前該標準尚在實施中。

2  編寫實施規(guī)范的目的

根據(jù)《中華人民共和國標準化法》第七條及實施條例第十八條的規(guī)定：國家標準、行業(yè)標準分為強制性標準和推薦性標準。下列標準屬于強制性標準：“(一)藥品標準，食品衛(wèi)生標準，獸藥標準；(二)產(chǎn)品及產(chǎn)品生產(chǎn)、儲存和使用中的安全、衛(wèi)生標準，勞動安全、衛(wèi)生標準，運輸安全標準；(三)工程建設(shè)質(zhì)量、安全、衛(wèi)生標準及國家需要控制的其他工程建設(shè)標準；(四)環(huán)境保護的污染物排放標準和環(huán)境質(zhì)量標準；(五)重要的通用技術(shù)術(shù)語、符號、代號和制圖方法；(六)通用試驗、檢驗方法標準；(七)互換配合標準；(八)國家需要控制的重要產(chǎn)品質(zhì)量標準”。因GB 11291-1997標準是涉及產(chǎn)品使用中的安全標準，經(jīng)全國工業(yè)自動化系統(tǒng)與集成標準化技術(shù)委員會／機器人分委會建議，上級主管部門審核批準，此標準定為強制性標準。我國的強制性標準屬于技術(shù)法規(guī)的范疇，其范圍與WTO規(guī)定的技術(shù)法規(guī)的五個方面基本一致。根據(jù)WTO的有關(guān)規(guī)定和國際慣例，標準是自愿性的，而法規(guī)或合同是強制性的，標準的內(nèi)容只有通過法規(guī)或合同的引用才能強制執(zhí)行，而強制性標準則必須執(zhí)行。因此為了增加GB11291標準的可操作性，便于工程技術(shù)人員、管理人員及用戶更準確、全面地使用和實施安全標準，特制定本實施規(guī)范。

工業(yè)機器人  安全實施規(guī)范

1  范圍

本標準規(guī)定了工業(yè)機器人安全標準的實施步驟和細則，從而增加了GB 11291標準的可操作性，便于廣大生產(chǎn)廠商、銷售商和用戶的設(shè)計、安裝、調(diào)試、操作和維護等相關(guān)人員全面準確地使用和實施機器人安全標準。

本標準適用于工業(yè)環(huán)境中的工業(yè)機器人及其系統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)、銷售、管理和使用。

2  規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據(jù)本標準達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。

GB 5226.1-2002  機械安全  機械電氣設(shè)備  第1部分：通用技術(shù)條件(IEC 60204-1：2000，IDT)

GB 1129l-1997  工業(yè)機器人  安全規(guī)范(eqv ISO10218：1992)

GB/T 12644-2001  工業(yè)機器人  特性表示(eqv ISO 9946：1999)

GB 14048(所有部分)  低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備

GB/T 15706.1-1995  機械安全  基本概念與設(shè)計通則  第1部分：基本術(shù)語、方法學(xué)(eqv ISO/TR 12100-1：1992)

GB/T 15706.2-1995  機械安全  基本概念與設(shè)計通則  第2部分：技術(shù)原則與規(guī)范

(eqv ISO/TR 12100-2：1992)

GB/T 16856-1997  機械安全  風(fēng)險評價的原則(eqv PREN 1050：1994)

3  安全分析

GB 11291-1997第4章主要講述了三個方面。首先是機器人產(chǎn)品在設(shè)計和使用時采取安全措施的必要性；第二是對機器人及機器人系統(tǒng)的應(yīng)用進行安全分析；第三是根據(jù)安全分析提出采取安全防護的策略和減少風(fēng)險的措施，以便使整個機器人系統(tǒng)達到可接受的整體安全的水平。

3.1  安全分析的步驟

安全分析可按下述步驟進行：

a)  對于考慮到的(包括估計需要出、入或接近危險區(qū))應(yīng)用，確定所要求的任務(wù)，即：機器人或機器人系統(tǒng)的用途是什么；是否需要操作、示教人員或其他相關(guān)人員出入安全防護空間，是否頻繁出入；都去做什么；是否會產(chǎn)生可預(yù)料的誤用(如意外的啟動等)。

b)  識別(包括與每項任務(wù)有關(guān)的故障和失效方式等)危險源，即識別由于機器人的運動以及為完成作業(yè)所需的操作中會發(fā)生什么樣的故障或失效，以及潛在的各種危險是什么。

c)  進行風(fēng)險評價，確定屬于哪類風(fēng)險。

d)  根據(jù)風(fēng)險評價，確定降低風(fēng)險的對策。

e)  根據(jù)機器人及其系統(tǒng)的用途，采取一定的具體安全防護措施。

f)  評估是否達到了可接受的系統(tǒng)安全水平，確定安全等級。

3.2  識別危險源

識別可能由機器人系統(tǒng)本身或外圍設(shè)備產(chǎn)生或由于人與機器人系統(tǒng)相互干擾而產(chǎn)生的危險或危險狀態(tài)，使在進行機器人及其系統(tǒng)設(shè)計，和進行風(fēng)險評價時，便于危險分析。

識別危險時，應(yīng)從整套裝備的各個方面來進行考慮：

a)  設(shè)備方面：機器人，安全防護設(shè)施，外圍設(shè)備；

b)  設(shè)備的構(gòu)建和安裝：設(shè)備之間的端點，安裝的穩(wěn)定性，定位的位置；

c)  相互關(guān)系方面：機器人系統(tǒng)本身，機器人系統(tǒng)與其他相關(guān)設(shè)備之間，人與機器人系統(tǒng)相互交叉干涉而形成的危險。

危險和危險狀態(tài)可以列表，對于各種機器人及其不同用途，其危險源不盡相同。大致可分為下述各項。

3.2.1  設(shè)施失效或產(chǎn)生故障引起的危險

a)  安全保護設(shè)施的移動或拆卸——如隔欄、現(xiàn)場傳感裝置、光幕等的移動或拆卸而造成的危險；控制電路、器件或部件的拆卸而造成的危險。

b)  動力源或配電系統(tǒng)失效或故障——如掉電、突然短路、斷路等。

c)  控制電路、裝置或元器件失效或發(fā)生故障。

3.2.2  機械部件運動引起的危險

a)  機器人部件運動——如大臂回轉(zhuǎn)、俯仰、小臂彎曲、手腕旋轉(zhuǎn)等引起的擠壓、撞擊和夾住，夾住工件的脫落、拋射。

b)  與機器人系統(tǒng)的其他部件或工作區(qū)內(nèi)其他設(shè)備相連部件運動引起的擠壓、撞擊和夾住，或工作臺上夾具所夾持工件的脫落、拋射形成刺傷、扎傷，或末端執(zhí)行器如噴槍、高壓水切割槍的噴射，焊炬焊接時熔渣的飛濺等。

3.2.3  儲能和動力源引起的危險

a)  在機器人系統(tǒng)或外圍設(shè)備的運動部件中彈性元件能量的積累引起元件的損壞而形成的危險。

b)  在電力傳輸或流體的動力部件中形成的危險，如觸電、靜電、短路，液體或氣體壓力超過額定值而使運動部件加速、減速形成意外傷害。

3.2.4  危險氣體、材料或條件

a)  易燃、易爆環(huán)境，如機器人用于噴漆、搬運炸藥；

b)  腐蝕或侵蝕，如接觸各類酸、堿等腐蝕性液體；

c)  放射性環(huán)境，如在輻射環(huán)境中應(yīng)用機器人進行各種作業(yè)，采用激光工具切割的作業(yè)；

d)  極高溫或極低溫環(huán)境，如在高溫爐邊進行搬運作業(yè)，由熱輻射引起燃燒或燙傷。

3.2.5  由噪聲產(chǎn)生的危險

如導(dǎo)致聽力損傷和對語言通信及聽覺信號產(chǎn)生干擾。

3.2.6  干擾產(chǎn)生的危險

a)  電磁、靜電、射頻干擾——由于電磁干擾、射頻干擾和靜電放電，使機器人及其系統(tǒng)和周邊設(shè)備產(chǎn)生誤動作，意外啟動、或控制失效而形成的各種危險運動。

b)  振動、沖擊——由于振動和沖擊，使連接部分斷裂、脫開，使設(shè)備破壞，或產(chǎn)生對人員的傷害。

3.2.7  人因差錯產(chǎn)生的危險

a)  設(shè)計、開發(fā)、制造(包括人類工效學(xué)考慮)——如在設(shè)計時，未考慮對人員的防護；末端夾持器沒有足夠的夾持力，容易滑脫夾持件；動力源和傳輸系統(tǒng)沒有考慮動力消失或變化時的預(yù)防措施；控制系統(tǒng)沒有采取有效的抗干擾措施；系統(tǒng)構(gòu)成和設(shè)備布置時，設(shè)備間沒有足夠的間距；布置不合理等形成潛在的、無意識的啟動、失控等。

b)  安裝和試運行(包括通道、照明和噪聲)——由于機器人系統(tǒng)及外圍設(shè)備和安全裝置安裝不到位，或安裝不牢固，或未安裝過渡階段的臨時防護裝置，形成試運行期間運動的隨意性，造成對調(diào)試和示教人員的傷害；通道太窄，照明達不到要求，使人員遇見緊急事故時，不能安全迅速撤離，而對人員造成傷害。

c)  功能測試——機器人系統(tǒng)和外圍設(shè)備包括安全器件及防護裝置，在安裝到位和可靠后，要進行各項功能的測試，但由于人員的誤操作，或未及時檢測各項安全及防護功能而使設(shè)備及系統(tǒng)在工作時造成故障和失效，從而對操作、編程和維修人員造成傷害。

d)  應(yīng)用和使用——未按制造廠商的使用說明書進行應(yīng)用和使用，而造成對人員或設(shè)備的損傷。

e)  編程和程序驗證——當(dāng)要求示教人員和程序驗證人員在安全防護空間內(nèi)進行工作時，要按照制造廠商的操作說明書的步驟進行。但由于示教或驗證人員的疏忽而造成誤動作、誤操作，或安全防護空間內(nèi)進入其他人員時，啟動機器人運動而引起對人員的傷害，或按規(guī)定應(yīng)采用低速示教，由于疏忽而采用高速造成對人員的傷害等，特別是系統(tǒng)中具有多臺機器人時，在安全防護區(qū)內(nèi)有數(shù)人進行示教和程序校驗而造成對其他設(shè)備和人員傷害的危險。

f)  組裝(包括工件搬運、夾持和切削加工)——是應(yīng)用和使用中產(chǎn)生危險的一種潛在因  素，一般是由誤操作或由工人與機器人系統(tǒng)相互干涉、人為差錯造成的對設(shè)備和人員的傷害。如人工上、下料與機器人作業(yè)節(jié)拍不協(xié)調(diào)等。

g)  故障查找和維護——在查找故障和維修時，未按操作規(guī)程進行操作而產(chǎn)生對設(shè)備和 人員的傷害。

h)  安全操作規(guī)程——規(guī)程內(nèi)容不齊全，條款不具體，未規(guī)定對各類人員的培訓(xùn)等而引起潛在的危險。

3.2.8  機器人系統(tǒng)或輔助部件的移動、搬運或更換而產(chǎn)生的潛在的危險

由于機器人用途的變更或作業(yè)對象的變換，或機器人系統(tǒng)及其外圍設(shè)備產(chǎn)生故障，經(jīng)過修復(fù)、更換部件而使整個系統(tǒng)或部件重新設(shè)置、連接、安裝等形成的對設(shè)備和人員傷害的潛在危險。

3.3  風(fēng)險評價

由于機器人規(guī)格、尺寸、性能和功能的不同，其用途亦各異，其危險的種類和程度亦不同，采取的安全防護措施也不盡相同，因此需評價機器人及其系統(tǒng)在安裝、編程、操作、使用、故障查找和維護時的風(fēng)險。經(jīng)過評價后，采取適宜的安全對策，避免和降低風(fēng)險，達到盡可能的消除危險和選擇適當(dāng)安全措施。

3.3.1  評價風(fēng)險的要求

a)  風(fēng)險評價應(yīng)由機器人及其系統(tǒng)的開發(fā)者或用戶在系統(tǒng)設(shè)計初期進行。

b)  當(dāng)系統(tǒng)安裝和構(gòu)建完成后，再完成最后的全面的風(fēng)險評價并保留文件。

c)  風(fēng)險評價的步驟：

1)  確定系統(tǒng)的作業(yè)任務(wù)和識別各種潛在的危險(假定沒有安裝安全防護裝置)；

2)  進行風(fēng)險判斷；

3)  確定降低風(fēng)險和選擇安全防護類型；

4)  在安裝了安全防護裝置后，確定風(fēng)險是否降低到可接受的等級。

3.3.2  風(fēng)險要素

風(fēng)險與特殊情況或技術(shù)過程開發(fā)中所考慮的危險有關(guān)，它是該危險可能傷害的嚴重度和傷害出現(xiàn)的概率及避免或限制傷害的可能性的函數(shù)(參見GB/T 16856-1997的7.1)。

a)  嚴重度——可能傷害的程度，用符號S1和S2表示。

損傷的嚴重度是指對人的傷害：

——輕度損傷(S1)：通常是可恢復(fù)的；

——嚴重損傷(S2)：通常不可恢復(fù)，包括死亡。

在確定S1和S2時，應(yīng)根據(jù)事故的通常后果和正常治愈的過程做出決定，例如撞傷和(或)劃傷而并無并發(fā)癥可劃作S1，而斷肢或死亡將劃作S2。

b)  傷害出現(xiàn)的概率，用暴露于危險區(qū)域中人的頻次和(或)時間來評估，用符號E1和E2來表示：

——不頻繁的暴露(E1)：每天或每班少于一次，如在正式工作前進行示教、編程、程序校驗等；

——頻繁暴露(E2)：如一個人在正常工作條件下，為了上、下工件須經(jīng)常到達機器人的危險區(qū)域，或連續(xù)地暴露于危險區(qū)域中。

c)  避開危險的可能性，用符號A1、A2來表示。應(yīng)考慮下述因素：

——機器人及其系統(tǒng)的各類操作、示教、程序校驗、維修人員是否經(jīng)過培訓(xùn)，能否熟練掌握操作程序及安全操作規(guī)程等；

——危險事件出現(xiàn)時速度的高低，如機器人的運動速度是處于低速還是高速；

——對風(fēng)險或危險事件的認知，如能否通過其物理特征直接觀察到機器人及其外圍設(shè)備的作業(yè)狀況，有無警示裝置或其他信息；

——各類人員逃避危險的可能性(如人員反應(yīng)的靈敏性，足夠的間距或通道)；

——有無操作的實踐經(jīng)驗和知識以及安全的實際經(jīng)驗。

出現(xiàn)危險狀態(tài)時如有避開事故的機會或能明顯地減小其影響則宜選A1，如果幾乎無避開危險的機會應(yīng)選A2。

3.4  確定風(fēng)險降低索引號

對每種作業(yè)任務(wù)，由表1得到危險的嚴重度、暴露和避免等判據(jù)的綜合情況，再從表2交叉得到風(fēng)險降低的索引號。表2是假定沒有安裝安全防護裝置的。

表2  安全防護裝置選擇前風(fēng)險降低的判定陣列

3.5  安全防護裝置的選擇

由表2確定風(fēng)險降低的索引號，再從表3確定安全防護裝置性能和安全控制系統(tǒng)性能的最低要求。

表3  安全防護裝置性能選擇陣列表

3.5.1  索引號R4

本類型為最低的安全防護性能，應(yīng)通過行政管理手段，包括音響/視覺的警示措施和培訓(xùn)來降低風(fēng)險。

3.5.2  索引號R3

安全防護至少應(yīng)依靠非聯(lián)鎖的隔欄、與危險源之間的間距、安全規(guī)程、人員保護設(shè)備來降低風(fēng)險，并采用索引號R4的措施進行安全防護。

3.5.3  索引號R2

安全防護應(yīng)通過防止危險進入或切斷危險的措施來達到，并采用R3和R4條款的安全防護來降低風(fēng)險。

3.5.4  索引號R1

風(fēng)險的降低應(yīng)通過危險的消除或確實不會產(chǎn)生相當(dāng)?shù)幕蚋蟮奈ｋU的置換來完成。當(dāng)不可能消除危險或置換時，應(yīng)采用R2的所有條款內(nèi)容和用R3及R4條款的安全防護來降低風(fēng)險。

3.5.5  簡單的安全控制系統(tǒng)性能

應(yīng)采用單通道電路設(shè)計和構(gòu)成簡單的安全控制系統(tǒng)，并且是可編程的。

注：這種典型電路僅宜用于發(fā)信號和報警。

3.5.6  單通道安全控制系統(tǒng)性能

單通道安全控制系統(tǒng)應(yīng)以硬件為基礎(chǔ)，或采用用以制約機器人運行而形成限定空間的限位裝置，如：機械擋塊、極限開關(guān)、光幕、激光掃描器件等。這些部件應(yīng)經(jīng)過驗證是安全的，且遵照制造商的建議使用的。采用的電路設(shè)計應(yīng)被證實是安全的(如單通道的電氣一機械的反向制動裝置在斷路狀態(tài)時能發(fā)出信號進行停止)。

3.5.7  具有監(jiān)控功能的單通道安全系統(tǒng)性能

具有監(jiān)控功能的單通道安全控制系統(tǒng)應(yīng)包括3.5.6的要求，應(yīng)經(jīng)過驗證是安全的，并應(yīng)在適當(dāng)?shù)臅r間間隔后，進行檢查(如果可能，宜自動查明故障)。

a)  在機器人及其系統(tǒng)啟動時和在操作中每種狀態(tài)變化時，能進行安全功能的檢查。

b)  檢查時若未探測出故障則允許操作進行；若探測出有故障存在應(yīng)生成一個停止信號；若運動停止后仍有危險，則應(yīng)發(fā)出警告。

c)  檢查時不會引起新的危險狀態(tài)產(chǎn)生。

d)  故障跟蹤探測直到故障清除，應(yīng)一直保持在安全狀態(tài)。

3.5.8  控制可靠的安全控制系統(tǒng)的性能

控制可靠的安全控制系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計和構(gòu)建成在任何單個器件發(fā)生故障時不妨礙機器人停止運動。

這種安全控制系統(tǒng)應(yīng)以硬件構(gòu)成，或在此基礎(chǔ)上使用軟件及基于固件的控制器，且包括在該系統(tǒng)等級上的自動監(jiān)控裝置。

a)  若檢測到故障，則監(jiān)控裝置能生成一個停止信號；若運動停止后仍存在危險，則應(yīng)給出個警告。

b)  在跟蹤檢測故障直到故障清除，應(yīng)一直保持在安全狀態(tài)。

c)  當(dāng)發(fā)生非偶然的失效時，應(yīng)考慮到類似的失效模式。

d)  在失效時，宜檢測單個的故障。若不能實施，則應(yīng)在對安全功能發(fā)下個指令時檢測“失效”。

e)  這種安全控制電路應(yīng)與正常的程序控制電路分開。

3.6  驗證

一旦按照表3的要求選擇和安裝了安全防護裝置，則必須按照3.2和3.3的內(nèi)容再一次重復(fù)進行，以確保被識別的每種危險已經(jīng)被防止，而殘余的風(fēng)險是可容許的。再次對每個任務(wù)用表1評價能否避開、暴露的情況和損傷的嚴重度，然后用表4確定風(fēng)險降低的索引號。當(dāng)?shù)玫降乃饕柺?span style="font-family: "Times New Roman";">R3和R4時，說明采取的安全防護裝置是適宜的。若得到的風(fēng)險降低的索引號不是R3或R4時，則應(yīng)選擇附加的安全防護裝置來控制殘余的風(fēng)險，使風(fēng)險降低的索引號達到R3和R4。

表4  安裝了安全防護裝置的安全防護選擇驗證表

4  基本設(shè)計要求

4.1  安全失效

4.1.1

安全失效是指當(dāng)機器人及其系統(tǒng)在實際應(yīng)用時，元器件或某個部件發(fā)生不可預(yù)見的失效。但在設(shè)計、構(gòu)造和使用時則應(yīng)預(yù)先考慮到這種情況的發(fā)生，不使其安全功能受到影響，若某一項功能受到影響暫停時，則整個系統(tǒng)仍然處于安全狀態(tài)，且應(yīng)提供一種能確保安全(如鎖住)的工作方式選擇器件或措施以防止自行啟動。安全功能是由輸入信號觸發(fā)并通過控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件處理的，能使機器人及其系統(tǒng)達到安全狀態(tài)的功能。機器人及其系統(tǒng)的安全功能至少應(yīng)包括：

a)  限制運動范圍的功能；

b)  緊急停機和安全停機的功能；

c)  慢速運動——機器人運動速度低于250 mm/s；

d)  安全防護裝置的聯(lián)鎖功能。

4.1.2

在進行機器人控制系統(tǒng)功能設(shè)計時，亦應(yīng)考慮到安全失效的情況?？刂乒δ艿幕疽髴?yīng)符合GB/T 5226.1-2002的9.2的規(guī)定。這里的功能包括起動功能、停止功能、工作方式選擇功能、安全防護裝置功能一項或幾項暫停操作功能等，具體要求將在后面章節(jié)中敘述。

4.2  電氣設(shè)備

機器人及其系統(tǒng)中的電氣設(shè)備的選擇應(yīng)符合其預(yù)定的用途，選用的元器件、部件及設(shè)備則應(yīng)符合產(chǎn)品標準。

4.3  電源

電源和接地(保護接地)應(yīng)符合制造廠的規(guī)定。一般，在常規(guī)電源條件下，機器人及其系統(tǒng)的電氣控制裝置應(yīng)設(shè)計成能在滿載或無載時正常運行。

4.4  電源隔離

電源隔離是在機器人系統(tǒng)和電源之間安裝隔離(切斷)裝置，它應(yīng)安裝在對操作人員無傷害之處。隔離裝置應(yīng)具有斷路或開路功能。當(dāng)需要時，該裝置將切斷機器人系統(tǒng)電氣控制的電源，當(dāng)使用兩個或兩個以上的電源隔離裝置時，應(yīng)采取聯(lián)鎖保護措施。

當(dāng)電源隔離器件采用GB 14048的開關(guān)隔離器件切斷開關(guān)或斷路器時，其基本技術(shù)要求可參見GB/T5226.1-2002的5.3.3。

5  機器人設(shè)計和制造

在設(shè)計和制造機器人時應(yīng)從人類工效學(xué)、機械、控制系統(tǒng)、手把手示教編程、應(yīng)急運動、動力源、儲能、干擾、操作狀態(tài)、選擇裝置等方面進行安全防護的設(shè)計，使機器人在應(yīng)用時，有一個良好的安全基礎(chǔ)。

5.1  人類工效學(xué)原則

a)  機器人各部件的設(shè)計應(yīng)考慮操作和維修人員的身材、姿勢、體力和動作特征，以避免在使用和維修機器人時產(chǎn)生緊張狀態(tài)和運動。例如：示教盒的大小、鍵盤布置和重量應(yīng)使編程人員在編程時不會產(chǎn)生握不住和誤操作的狀況；人工引導(dǎo)機器人示教時，牽引力不能大于中等操作人員的手動拉力或壓力；各部件的連接或固定件應(yīng)設(shè)計得使人的手或工具能接近緊固零件。

b)  人機接口的設(shè)計和布局應(yīng)易于操作，如操作和編程裝置，手持式控制裝置、控制板、計算機終端及應(yīng)用程序的媒體驅(qū)動裝置的位置，應(yīng)處于操作者在正常工作位置上易夠得著的范圍內(nèi)。意外操作的可能性應(yīng)減至最小，且操作者進行操作時不會處于危險位置上。

c)  應(yīng)給出能清晰指示機器人工作方式及非編程原因而使機器人停止運動的相應(yīng)信息。

5.2  機械部分設(shè)計的安全要求

設(shè)計機器人機械部分時，除需按照常規(guī)機械設(shè)計考慮機械結(jié)構(gòu)及其零部件應(yīng)能滿足機器人所需的運動功能、性能要求、強度、剛度、各種相應(yīng)尺寸及外形外，還應(yīng)考慮在設(shè)計中消除由機器人運動部件所產(chǎn)生的危險。若不可能在機械部分設(shè)計時清除這種危險，則應(yīng)進行安全防護的設(shè)計及采取相應(yīng)的安全措施。

5.2.1  機器人運動范圍的限定

機器人的運動范圍是機器人的一項性能指標。它是由機器人操作機構(gòu)的結(jié)構(gòu)、傳動和尺寸來決定的。但機器人的作業(yè)對象不同，所需的工作空間也不同。為了限定機器人各軸的運動，要采用各種限止機器人運動范圍的方式，如機械方式、電氣控制方式、軟件編程方式等，但必須同時采取安全預(yù)防措施。

a)  采用機械式限位裝置，如可調(diào)整的機械擋塊及緩沖裝置。要求在設(shè)計時能考慮到在機器人具有額定負載和最大速度運動時，該裝置能使機器人停止在已調(diào)整好的位置上，且用緊固件可靠地固定在該位置上。

b)  非機械式限位裝置。當(dāng)設(shè)計、構(gòu)造和安裝后能達到與機械停止裝置同等的安全水平時，可采取非機械式限位裝置。非機械式限位裝置包括用電動、氣動、液壓的限位裝置、限位開關(guān)、光幕、激光掃描器件等。在安裝后要進行測試，測試時必須以設(shè)計確定的最大的預(yù)期負載和最大速度進行運動，并能停止在預(yù)期的位置上。非機械式限位裝置的電路必須是可靠的，測試方法和結(jié)論必須寫在文件中。

5.2.2  防護罩和外殼

機器人中構(gòu)成危險因素的電氣、液壓等部件應(yīng)具有固定的防護罩和外殼，且在正常運行期間不能打開；當(dāng)需要打開防護罩和外殼時，應(yīng)采用工具才能卸下或打開。

5.2.3  運輸考慮

在設(shè)計機器人時，應(yīng)考慮吊裝和運輸?shù)男枰ＴO(shè)計吊裝用的掛鉤、吊環(huán)螺釘、螺釘孔和抓手等，必須能承受整個機器人的重量。機器人吊裝時，運動部件應(yīng)采取恰當(dāng)?shù)拇胧┻M行定位，不使其在吊裝和運輸過程中產(chǎn)生意外的運動，造成危害。包裝運輸時，應(yīng)按包裝標準進行包裝，并在包裝箱外打上所需標記。

5.2.4  安裝的預(yù)防措施

此處的安裝是指機器人安裝用的零、部件。設(shè)計機器人的安裝底座時，應(yīng)能使機器人牢固地安裝在所需位置上，并且在預(yù)計的各種操作運行條件下，機器人能安全、穩(wěn)定地運行。

5.3  控制系統(tǒng)設(shè)計的安全要求

5.3.1  面板的布置

為防止出現(xiàn)偶然的或意外的操作，控制系統(tǒng)面板上選用的控制器件，應(yīng)能承受規(guī)定的使用應(yīng)力，一般應(yīng)具有IP54的最低防護等級。所設(shè)計的安裝位置應(yīng)使維修時易于接近，操作者在正常工作位置上易夠得著操作者進行操作時不會處于危險位置，并使意外操作的可能性減至最小。

其他如按鈕的顏色和標記、指示燈的使用方式和顏色及閃爍、光標按鈕、具有旋動部分的控制器件(如電位器)、起動器件等的安全要求，應(yīng)按照GB/T 5226.1-2002的10.2～10.6的要求執(zhí)行。

5.3.2  緊急停機

緊急停機是機器人的一項重要功能，它優(yōu)先于機器人其他所有功能，即它能超越其他功能撤除機器人驅(qū)動器的動力，使機器人的全部運動部件停止運動。

a)  在機器人每個操作工位包括能啟動機器人運動的懸吊式操作盒或示教盒處，均應(yīng)有一個手動操作的急停裝置。

b)  急停裝置的操作件應(yīng)是紅色的，其后面的襯托色應(yīng)著黃色。按鈕開關(guān)操作件外形應(yīng)是掌形或蘑菇形。

c)  急停裝置的操作件未經(jīng)手動復(fù)位前應(yīng)不可能恢復(fù)，若有幾個急停裝置，則在所有操作件復(fù)位前電路不應(yīng)恢復(fù)。手動操作急停裝置的操作件的觸頭應(yīng)能確保強制斷開操作件。

d)  任何機器人啟動前，必須手動復(fù)位，而急停電路本身的復(fù)位不應(yīng)啟動機器人的任何運動。

如果急?；騽恿υ垂收弦鸬倪壿嬇袆e錯誤或存儲狀態(tài)丟失，則必須在存儲或邏輯順序復(fù)位后才可以開始操作。

5.3.3  安全停止

為了與外部的安全防護器件連接，每臺機器人應(yīng)設(shè)計有一組或多組安全停止電路。

當(dāng)機器人以自動方式運行時，安全停止電路應(yīng)能使機器人所有運動停止，并且能撤消機器人驅(qū)動器的動力。這種停止可以用手動實現(xiàn)也可以用安全控制系統(tǒng)電路的邏輯控制來實現(xiàn)。

機器人啟動前，必須使驅(qū)動器的動力復(fù)位，而對驅(qū)動器施加動力不應(yīng)引起機器人的任何動作。

5.3.4  電連接器

在設(shè)計機器人的電氣連接器時，應(yīng)考慮由于連接器的失配可能會引起機器人的危險運動，因此機器人的電氣連接器應(yīng)采用鍵入式的或具有標志或標記的接插件，使其不能互換。

若電氣連接器分離或破裂可能引起機器人的危險運動，則在設(shè)計時應(yīng)采取保護措施，如捆扎、配對嚙合等。

5.3.5  示教盒

機器人的示教盒設(shè)計時，應(yīng)滿足下列安全要求。

a)  示教盒的設(shè)計應(yīng)滿足人類工效學(xué)的原則(見5.1)。

b)  在安全保護空間內(nèi)使用示教盒時，應(yīng)不能啟動機器人以自動方式運行。當(dāng)機器人處于示教盒控制下時，機器人所有運動都只能由示教盒啟動。

c)  由示教盒啟動機器人進行示教時，工具中心點(TCP)的速度應(yīng)不超過250 mm/s。

d)  示教盒上具有的可供選擇的大于250 mm/s的速度，如在進行任務(wù)程序校驗時使用，操作人員應(yīng)在安全防護空間外用鍵控開關(guān)謹慎地操作。當(dāng)安全防護空間內(nèi)有人時，應(yīng)僅使用握持一運行控制裝置和使能裝置來啟動機器人運動。

e)  在示教盒上能引起機器人運動的所有按鈕和其他器件，處于松開位置時，機器人的運動應(yīng)處于停止狀態(tài)。

f)  示教盒上應(yīng)設(shè)有急停器件。

5.3.6  使能裝置

當(dāng)使能裝置作為機器人控制系統(tǒng)的一部分時，該使能裝置應(yīng)具有三個位置的開關(guān)，僅當(dāng)連續(xù)握持在中心位置上才允許機器人運動或具有其他功能。放松裝置的中心使能位置或按在中心使能位置旁邊，應(yīng)安全停止機器人的危險運動。使能裝置應(yīng)與安全控制系統(tǒng)的停止電路或其他等效的安全停止電路相連接。

可以通過設(shè)計使當(dāng)安全防護空間內(nèi)無人或機器人工具中心點的運動小于250 mm/s時，使能裝置不起作用。

使能裝置可以是示教盒的一部分，也可以單獨設(shè)置。

5.4  使用移動手臂進行編程的機器人的安全措施

當(dāng)機器人編程采用人工引導(dǎo)機器人手臂時，應(yīng)采取安全預(yù)防措施，如在進行編程和進行配重時應(yīng)能安全地斷開電源。

5.5  應(yīng)急運動的預(yù)防措施

機器人軸應(yīng)急運動時，應(yīng)采取相應(yīng)的安全措施。例如：

a)  動力斷開時：

用溢流閥使系統(tǒng)降壓；

配有配重的平衡裝置，則應(yīng)設(shè)置機動制動器的手動釋放裝置。

b)  動力接通時：

采用先導(dǎo)控制閥或部件的手動控制設(shè)備；

啟動反向運動去控制設(shè)備。

5.6  動力源

設(shè)計機器人時，應(yīng)考慮動力源動力的喪失、恢復(fù)和變化時不會引起機器人危險運動。

應(yīng)滿足GB/T 5226.1-2002的4.3對電源的要求；提供欠壓保護器件使其在預(yù)定的電壓值下應(yīng)確保進行適當(dāng)?shù)谋Ｗo，但應(yīng)防止欠壓保護器件復(fù)原后，不能自行重新啟動。

5.7  儲能

當(dāng)機器人的結(jié)構(gòu)中含有儲能的零部件(如蓄能器、彈簧、配重或飛輪等)時，在儲能器處應(yīng)打上標記，同時給出控制和釋放能量的方法。如自動卸荷、局部卸壓，壓力指示等。

5.8  干擾

在設(shè)計和構(gòu)造機器人時，應(yīng)綜合采用屏蔽、濾波、抑制、接地等抗干擾措施，減少電磁干擾(EMI)、靜電放電(ESD)、射頻干擾(RFI)、熱、光、振動等對機器人運行安全的影響。

5.9  操作狀態(tài)選擇裝置

在設(shè)計時，所選用的裝置應(yīng)能保證明確的選擇各種操作狀態(tài)和能指示所選擇的操作狀態(tài)。不同操作狀態(tài)的選擇其本身不應(yīng)引起機器人的運動或者啟動機器人其他功能。

僅當(dāng)操作狀態(tài)選擇裝置可靠時(如采用鍵控選擇)，才允許通過操作狀態(tài)的選擇(如設(shè)定、示教、程序驗證等)暫停安全防護裝置的保護。在安全防護裝置的保護暫停期間應(yīng)防止自動操作，且機器人的運動速度應(yīng)不超過250 mm/s，但某些操作要求運行速度大于250 mm/s(如進行任務(wù)程序驗證)時，則應(yīng)要求操作人員在安全防護空間內(nèi)操作，且機器人的運動只能通過握持一運行控制裝置和使能裝置來啟動。

6  機器人系統(tǒng)的安全防護和設(shè)計

6.1  機器人系統(tǒng)的設(shè)計

6.1.1  概要

在設(shè)計和布置機器人系統(tǒng)時，為使操作員、編程員和維修人員能得到恰當(dāng)?shù)匕踩雷o，應(yīng)按照機器人制造廠的規(guī)范進行。為確保機器人及其系統(tǒng)與預(yù)期的運行狀態(tài)相一致，則應(yīng)評價分析所有的環(huán)境條件，包括爆炸性混合物、腐蝕情況、濕度、污染、溫度、電磁干擾(EMI)、射頻干擾(RFI)和振動等是否符合要求，否則應(yīng)采取相應(yīng)的措施。

6.1.2  安全防護空間

安全防護空間是由機器人外圍的安全防護裝置(如柵欄等)所組成的空間。確定安全防護空間的大小是通過風(fēng)險評價來確定超出機器人限定空間而需要增加的空間。一般應(yīng)考慮當(dāng)機器人在作業(yè)過程中，所有人員身體的各部分應(yīng)不能接觸到機器人運動部件和末端執(zhí)行器或工件的運動范圍(參見GB 11291-1997中的圖1)。

6.1.3  機器人系統(tǒng)的布局

a)  控制裝置的機柜宜安裝在安全防護空間外。這可使操作人員在安全防護空間外進行操作、啟動機器人運動完成工作任務(wù)，并且在此位置上操作人員應(yīng)具有開闊的視野，能觀察到機器人運行情況及是否有其他人員處于安全防護空間內(nèi)。若控制裝置被安裝在安全防護空間內(nèi)時，則其位置和固定方式能滿足在安全防護空間內(nèi)各類人員安全性的要求(參見GB 11291-1997的7.6和第8章的要求)。

b)  機器人系統(tǒng)的布置應(yīng)避免機器人運動部件和與機器人作業(yè)無關(guān)的周圍固定物體和設(shè)備(如建筑結(jié)構(gòu)件、共用設(shè)施等)之間的擠壓和碰撞，應(yīng)保持有足夠的安全間距，一般最少為0.5 m。但那些與機器人完成作業(yè)任務(wù)相關(guān)的設(shè)備和裝置(如物料傳送裝置、工作臺、相關(guān)工具臺、相關(guān)機床等)則不受約束。

c)  當(dāng)要求由機器人系統(tǒng)布局來限定機器人各軸的運動范圍時，應(yīng)按5.2.1的要求來設(shè)計限定裝置，并在使用時進行器件位置的正確調(diào)整和可靠固定。

d)  在設(shè)計末端執(zhí)行器時，應(yīng)使其當(dāng)動力源(電氣、液壓、氣動、真空等)發(fā)生變化或動力消失時，負載不會松脫落下或發(fā)生危險(如飛出)；同時，在機器人運動時由負載和末端執(zhí)行器所生成的靜力和動力及力矩應(yīng)不超出機器人的負載能力。

e)  機器人系統(tǒng)的布置應(yīng)考慮操作人員進行手動作業(yè)時(如零件的上、下料)的安全防護?？赏ㄟ^傳送裝置、移動工作臺、旋轉(zhuǎn)式工作臺、滑道推桿、氣動和液壓傳送機構(gòu)等過渡裝置來實現(xiàn)，使手動上、下料的操作人員置身于安全防護空間之外。但這些自動移出或送進的裝置不應(yīng)產(chǎn)生新的危險。

6.1.4  動力斷開

a)  提供給機器人系統(tǒng)及外圍設(shè)備的動力源應(yīng)滿足由制造商的規(guī)范以及本地區(qū)的或國家的電氣構(gòu)成規(guī)范要求，并按標準提出的要求進行接地。

b)  在設(shè)計機器人系統(tǒng)時，應(yīng)考慮維護和修理的需要，必須具備有能與動力源斷開的技術(shù)措施。斷開必須做到既可見(如運行明顯中斷)，又能通過檢查斷開裝置操作器的位置而確認，而且能將切斷裝置鎖定在斷開位置。切斷電器電源的措施應(yīng)按相應(yīng)的電氣安全標準。機器人系統(tǒng)或其他相關(guān)設(shè)備動力斷開時，應(yīng)不發(fā)生危險。

6.1.5  急停

機器人系統(tǒng)的急停電路應(yīng)超越其他所有控制，使所有運動停止，并從機器人驅(qū)動器上和可能引起危險的其他能源(如外圍設(shè)備中的噴漆系統(tǒng)、焊接電源、運動系統(tǒng)、加熱器等)上撤除驅(qū)動動力。

a)  每臺機器人的操作站和其他能控制運動的場合都應(yīng)設(shè)有易于迅速接近的急停裝置。

b)  機器人系統(tǒng)的急停裝置應(yīng)如機器人控制裝置一樣，其按鈕開關(guān)應(yīng)是掌撳式或蘑菇頭式，襯底為黃色的紅色按鈕，且要求由人工復(fù)位。

c)  重新啟動機器人系統(tǒng)運行時，應(yīng)在安全防護空間外，按規(guī)定的啟動步驟進行。

d)  若機器人系統(tǒng)中安裝有兩臺機器人，且兩臺機器人的限定空間具有相互交叉的部分，則其共用的急停電路應(yīng)能停止系統(tǒng)中兩臺機器人的運動。

6.1.6  遠程控制

當(dāng)機器人控制系統(tǒng)需要具有遠程控制功能時，應(yīng)采取有效措施防止由其他場所啟動機器人運動而產(chǎn)生危險。

具有遠程操作(如通過通信網(wǎng)絡(luò))的機器人系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)置一種裝置(如鍵控開關(guān))，以確定在進行本地控制時，任何遠程命令均不能引發(fā)危險產(chǎn)生。

6.2  安全防護裝置

根據(jù)GB/T 15706.1-1995的定義，安全防護裝置是安全裝置和防護裝置的統(tǒng)稱。安全裝置是“消除或減小風(fēng)險的單一裝置或與防護裝置聯(lián)用的裝置(而不是防護裝置)”。如聯(lián)鎖裝置、使能裝置、握持一運行裝置、雙手操縱裝置、自動停機裝置、限位裝置等。防護裝置是“通過物體障礙方式專門用于提供防護的機器部分。根據(jù)其結(jié)構(gòu)，防護裝置可以是殼、罩、屏、門、封閉式防護裝置等”。如固定式防護裝置、活動式防護裝置、可調(diào)式防護裝置、聯(lián)鎖防護裝置、帶防護鎖的聯(lián)鎖防護裝置及可控防護裝置等。

為了減小已知的危險和保護各類工作人員的安全，在設(shè)計機器人系統(tǒng)時，應(yīng)根據(jù)機器人系統(tǒng)的作業(yè)任務(wù)及各階段操作過程的需要和風(fēng)險評價的結(jié)果，選擇合適的安全防護裝置。所選用的安全防護裝置應(yīng)按制造廠的說明進行使用和安裝。

6.2.1  機器人系統(tǒng)安全防護裝置的作用

安全防護裝置應(yīng)能：

a)  防止各操作階段中與該操作無關(guān)的人員進入危險區(qū)域；

b)  中斷引起危險的來源；

c)  防止非預(yù)期的操作；

d)  容納或接受由于機器人系統(tǒng)作業(yè)過程中可能掉落或飛出的物件；

e)  控制作業(yè)過程中產(chǎn)生的其他危險(如抑制噪聲、遮擋激光、弧光、屏蔽輻射等)。

6.2.2  機器人系統(tǒng)的安全防護裝置

機器人系統(tǒng)的安全防護可采用一種或多種安全防護裝置，如：

a)  固定式或聯(lián)鎖式防護裝置；

b)  雙手控制裝置、使能裝置、握持一運行裝置、自動停機裝置、限位裝置等；

c)  現(xiàn)場傳感安全防護裝置(PSSD)，如安全光幕或光屏、安全墊系統(tǒng)、區(qū)域掃描安全系統(tǒng)、單路或多路光束等。

6.2.3固定式防護裝置

固定式防護裝置應(yīng)：

a)  通過緊固件(如螺釘、螺栓、螺母等)或通過焊接將防護裝置永久固定在所需的地方；

b)  其結(jié)構(gòu)能經(jīng)受預(yù)定的操作力和環(huán)境產(chǎn)生的作用力，即應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的強度與剛度；

c)  其構(gòu)造應(yīng)不增加任何附加危險(如應(yīng)盡量減少銳邊、尖角、凸起等)；

d)  不使用工具就不能移開固定部件；

e)  隔板或柵欄底部離走道地面不大于0.3 m，高度應(yīng)不低于1.5 m。

除通過與通道相連的連鎖門或現(xiàn)場傳感裝置區(qū)域外，應(yīng)能防止由別處進入安全防護空間。

注：在物料搬運機器人系統(tǒng)周圍安裝的隔板或柵欄應(yīng)有足夠的高度以防止任何物件由于 末端夾持器松脫而飛出隔板或柵欄。

6.2.4  聯(lián)鎖式防護裝置

a)  在機器人系統(tǒng)中采用聯(lián)鎖式防護裝置時，應(yīng)考慮下述原則：

1)  防護裝置關(guān)閉前，聯(lián)鎖能防止機器人系統(tǒng)自動操作，但防護裝置的關(guān)閉應(yīng)不能使機器人進入自動操作方式，而啟動機器人進入自動操作應(yīng)在控制板上謹慎地進行。

2)  在傷害的風(fēng)險消除前，具有防護鎖定的聯(lián)鎖防護裝置處于關(guān)閉和鎖定狀態(tài)；或當(dāng)機器人系統(tǒng)正在工作時，防護裝置被打開應(yīng)給出停止或急停的指令。聯(lián)鎖裝置起作用時，若不產(chǎn)生其他危險，則應(yīng)能從停止位置重新啟動機器人運行。

中斷動力源可消除進入安全防護區(qū)之前的危險，但如動力源中斷不能立即消除危險，則聯(lián)鎖系統(tǒng)中應(yīng)含有防護裝置的鎖定和/或制動系統(tǒng)。

在進出安全防護空間的聯(lián)鎖門處，應(yīng)考慮設(shè)有防止無意識關(guān)閉聯(lián)鎖門的結(jié)構(gòu)或裝置(如采用兩組以上觸點，具有磁性編碼的磁性開關(guān)等)。應(yīng)確保所安裝的聯(lián)鎖裝置的動作在避免了一種危險(如停止了機器人的危險運動)時，不會引起另外的危險發(fā)生(如使危險物質(zhì)進入工作區(qū))。

b)  特殊用途中聯(lián)鎖系統(tǒng)的選擇應(yīng)考慮到風(fēng)險評價(見3.3)。

c)  在設(shè)計聯(lián)鎖系統(tǒng)時，亦應(yīng)考慮安全失效的情況，即萬一某個聯(lián)鎖器件發(fā)生不可預(yù)見的失效時，安全功能應(yīng)不受影響。若萬一受影響，則機器人系統(tǒng)仍應(yīng)保持在安全狀態(tài)。

6.2.5  現(xiàn)場傳感裝置

在機器人系統(tǒng)的安全防護中經(jīng)常使用現(xiàn)場傳感裝置，在設(shè)計時應(yīng)遵循下述原則：

a)  現(xiàn)場傳感裝置的設(shè)計和布局應(yīng)能使傳感裝置未起作用前人員不能進入且身體各部位不能伸到限定空間內(nèi)。為了防止人員從現(xiàn)場傳感裝置旁邊繞過進入危險區(qū)，要求將現(xiàn)場傳感裝置與隔欄一起使用。

b)  在設(shè)計和選擇現(xiàn)場傳感裝置時，應(yīng)考慮到其作用不受系統(tǒng)所處的任何環(huán)境條件(如濕度、溫度、噪聲、光照等)的影響。

c)  當(dāng)現(xiàn)場傳感裝置已起作用時，只要不產(chǎn)生其他的危險，可將機器人系統(tǒng)從停止狀態(tài)重新啟動到運行狀態(tài)。

d)  在恢復(fù)機器人運動時，應(yīng)要求撤除傳感區(qū)域的阻斷，此時不應(yīng)使機器人系統(tǒng)重新啟動自動操作。

e)  應(yīng)具有指示現(xiàn)場傳感裝置正在運行的指示燈，其安裝位置應(yīng)易于觀察?？梢约稍诂F(xiàn)場傳感裝置中，也可以是機器人控制接口的一部分。

6.3  警示方式

在機器人系統(tǒng)中，為了引起人們注意潛在危險的存在，應(yīng)采取警示措施。警示措施包括柵欄或信號器件。它們是被用于識別通過上述安全防護裝置沒有阻止的殘留風(fēng)險，但警示措施不應(yīng)是前面所述安全防護裝置的替代品。

6.3.1  警示柵欄

為了防止人員意外進入機器人限定空間，應(yīng)設(shè)置警示柵欄。

6.3.2  警示信號

為了給接近或處于危險中的人員提供可識別的視聽信號，應(yīng)設(shè)置和安裝信號警示裝置。在安全防護空間內(nèi)采用可見的光信號來警告危險時，應(yīng)有足夠多的器件以便人們在接近安全防護空間時能看到光信號。

音響報警裝置則應(yīng)具有比環(huán)境噪聲分貝級別更高的獨特的警示聲音。

6.4  安全生產(chǎn)規(guī)程

應(yīng)該考慮到機器人系統(tǒng)壽命中的某些階段(例如調(diào)試階段、生產(chǎn)過程轉(zhuǎn)換階段、清理階段、維護階段)，設(shè)計出完全適用的安全防護裝置去防止各種危險是不可能的，且那些安全防護裝置亦可以被暫停。在這種狀態(tài)下，應(yīng)該采用相應(yīng)的安全生產(chǎn)規(guī)程。

6.5  安全防護裝置的復(fù)位

重建聯(lián)鎖門或現(xiàn)場傳感裝置區(qū)域時，其本身應(yīng)不能重新啟動機器人的自動操作。應(yīng)要求在安全防護空間仔細地動作來重新啟動機器人系統(tǒng)。重新啟動裝置的安裝位置，應(yīng)在安全防護空間內(nèi)的人員不能夠到的地方，且能觀察到安全防護空間。

7  使用和維護

機器人系統(tǒng)安全防護裝置經(jīng)過設(shè)計、構(gòu)建、安裝和試運行后，在使用時(如示教編程、程序驗證、自動操作、故障查找和維護)亦應(yīng)滿足安全要求。用戶在使用和維護期間，應(yīng)對機器人系統(tǒng)每一操作者提供安全防護的措施，以保證他們不受傷害。

7.1  編程

進行編程時應(yīng)盡可能在安全防護空間外來進行。當(dāng)示教人員必須進入安全防護空間內(nèi)進行編程時，則應(yīng)采用下述附加的安全防護措施，并通過5.9中的操作狀態(tài)選擇要求暫停安全防護裝置(如連鎖門、現(xiàn)場傳感裝置)的保護功效。

7.1.1  編程前

a)  用戶必須確保示教人員按照培訓(xùn)要求進行培訓(xùn)，并在實際的機器人系統(tǒng)中的機器人上進行訓(xùn)練和熟悉包括所有安全防護措施在內(nèi)的所推薦的編程步驟。

b)  示教人員應(yīng)目檢機器人系統(tǒng)和安全防護空間，確保不存在產(chǎn)生危險的外界條件。示教盒的運動控制和急?？刂茟?yīng)進行功能測試，以保證正常操作。示教操作開始前，應(yīng)排除故障和失效。編程時，應(yīng)關(guān)斷機器人驅(qū)動器不需要的動力(必需的平衡裝置應(yīng)保持有效)。

c)  示教人員進入安全防護空間前，所有的安全防護裝置應(yīng)確保在位，且在預(yù)期的示教方式下能起作用。進入安全防護空間前，應(yīng)要求示教人員進行編程操作，但應(yīng)不能進行自動操作。

7.1.2  編程中

a)  示教期間僅允許示教編程人員在防護空間內(nèi)。

b)  示教人員應(yīng)具有和使用有單獨控制機器人運動功能的示教盒。

c)  示教期間，機器人運動只能受示教裝置控制。機器人不應(yīng)響應(yīng)來自其他地方的遙控命令。

d)  示教人員應(yīng)具有單獨控制在安全防護空間內(nèi)的其他設(shè)備運動控制權(quán)，且這些設(shè)備的控制應(yīng)與機器人的控制分開。

e)  若在安全防護空間內(nèi)有多臺機器人，而柵欄的連鎖門開著或現(xiàn)場傳感裝置失去作用時，所有的機器人都應(yīng)禁止進行自動操作。

f)  機器人系統(tǒng)中所有急停裝置都應(yīng)保持有效。

g)  示教時，機器人的運動速度應(yīng)低于250 mm/s，具體的速度選擇應(yīng)考慮萬一發(fā)生危險，示教人員有足夠的時間脫離危險或停止機器人的運動。

7.1.3  返回自動操作

在啟動機器人系統(tǒng)進行自動操作前，示教人員應(yīng)將暫停使用的安全防護裝置功效恢復(fù)。

7.2  編程數(shù)據(jù)

應(yīng)保留任務(wù)程序和維修程序的記錄。

程序數(shù)據(jù)不使用時，應(yīng)儲存在可傳送的媒體(如紙、磁盤等)中，并存放在合適的保護環(huán)境中。

7.3  自動操作

僅在滿足下列要求時，才能啟動機器人進行自動操作：

a)  預(yù)期的安全防護裝置都在位，并且能起作用；

b)  在安全防護空間內(nèi)沒有人；

c)  遵守安全操作規(guī)程。

7.4  程序驗證(程序校驗)

程序驗證是確認機器人的編程路徑及處理性能與應(yīng)用時所期望的路徑和處理性能是否一致的方法。驗證可以是程序路徑的全部或一段。程序驗證的人員應(yīng)盡可能在安全防護空間外執(zhí)行。當(dāng)人員必須在安全防護空間內(nèi)完成程序驗證時，應(yīng)滿足以下條件：

a)  程序驗證必須在機器人運動速度低于250mm/s時進行，除機器人的運動控制僅使用握持一運行裝置或使能裝置外，還應(yīng)滿足7.1編程時的安全防護要求。

b)  當(dāng)要求在機器人的運行速度超過250mm/s時，校驗人員在安全防護空間內(nèi)檢查已編程的作業(yè)任務(wù)和與其他設(shè)備相互配合關(guān)系，應(yīng)采用以下的安全防護要求：

1)  第一個循環(huán)應(yīng)采用低于250mm/s的速度進行，然后僅由編程人員用鍵控開關(guān)謹慎地操作，分步增加速度；

2)  安全防護空間內(nèi)的工作人員應(yīng)使用使能裝置或與其安全級別等效的其他裝置；

3)  應(yīng)建立安全工作步驟以使在安全防護空間內(nèi)的人員的危險減至最小。

7.5  故障查找

故障查找應(yīng)在安全防護空間外進行。當(dāng)不能實行，且機器人系統(tǒng)設(shè)計時已考慮到需要在安全防護空間內(nèi)進行故障查找，則應(yīng)采用下列的安全要求：

a)  擔(dān)負故障查找的人員要經(jīng)過特別的核準和對這種工作進行過培訓(xùn)；

b)  進入安全防護空間內(nèi)的人員應(yīng)使用使能裝置使機器人運動；

c)  制定安全操作規(guī)程，使安全防護空間內(nèi)的人員對危險的暴露降至最低。

7.6  維護

為了確保機器人或機器人系統(tǒng)連續(xù)安全運行，應(yīng)制定檢查和維護的程序，而檢查和維護程序的制定應(yīng)考慮制造商的建議。

7.6.1  為避免機器人系統(tǒng)的維修人員受到危險的傷害，應(yīng)按照制造商的說明書對其進行安全防護和進行安全培訓(xùn)。

7.6.2  盡可能使維修人員在安全防護空間外進行作業(yè)，如將機器人臂放置于某一預(yù)定的位置。

當(dāng)必須在安全防護空間內(nèi)完成維護任務(wù)時，應(yīng)根據(jù)風(fēng)險評價來考慮選擇下面所述的安全防護措施。

7.6.2.1  應(yīng)使用切斷動力源的步驟關(guān)斷機器人系統(tǒng)并釋放或阻塞潛在的所積蓄的能量。

7.6.2.2  當(dāng)機器人已上電，要求維修人員進入安全防護空間內(nèi)進行維修時，應(yīng)做到下述幾點：

a)  進入安全防護空間前應(yīng)完成下列步驟：

1)  對機器人系統(tǒng)進行目檢，以判斷是否存在可能引起誤動作的條件；

2)  為確保示教盒能進行正常操作，使用前應(yīng)進行功能測試；

3)  若發(fā)現(xiàn)某些故障或誤動作的條件，則維修人員在進入安全防護空間之前應(yīng)進行排除或修復(fù)。

b)  在安全防護空間內(nèi)的維修人員應(yīng)擁有機器人或機器人系統(tǒng)的總的控制權(quán)，且：

1)  機器人控制應(yīng)脫離自動操作狀態(tài)；

2)  機器人應(yīng)不能響應(yīng)任何遠程控制信號；

3)  所有機器人系統(tǒng)的急停裝置應(yīng)保持有效。

c)  啟動機器人系統(tǒng)進入自動操作狀態(tài)前，應(yīng)恢復(fù)暫停作用的安全防護裝置的功效。

8  安裝、試運行和功能測試

8.1  安裝

機器人系統(tǒng)應(yīng)按制造廠說明書的要求進行安裝，并按GB/T 12644作為安裝期間的補充指導(dǎo)。安全防護措施應(yīng)通過危險分析和風(fēng)險評價后進行判定。生產(chǎn)前，用戶應(yīng)重新檢查安全要求，以確保安全防護裝置運行可靠。

a)  所有的安全防護裝置應(yīng)在預(yù)定的使用條件下進行試驗。其不足之處必須進行修改。

b)  必須重新檢查作業(yè)任務(wù)，保證安全防護不會妨礙其作業(yè)任務(wù)的完成。

c)  復(fù)查安全防護裝置的作用，保證其不易于失去作用或繞過安全防護裝置。

8.2  試運行和功能測試

機器人或機器人系統(tǒng)在安裝或再置位后的啟動(包括首次啟動)和測試中，應(yīng)遵循下述條款的規(guī)定。這些規(guī)定同樣適用于機器人或機器人系統(tǒng)中軟件或硬件更換之后和影響其運行的維修之后。

8.2.1  限定空間的指定

所有的機器人或機器人系統(tǒng)都應(yīng)安裝安全防護裝置。若計劃中的安全防護裝置在進行試運行和功能測試前尚未就位，則應(yīng)在運行前采取安裝限定空間的臨時措施(如安裝鏈條、輕便墻板、警示柵欄等)。

8.2.2  人員的限制

在調(diào)試和功能測試期間，安全防護裝置生效前，不允許人員進入安全防護空間。

8.2.3  安全和運行檢驗

應(yīng)按照制造廠的說明書進行機器人及其系統(tǒng)的試運行和功能測試，并應(yīng)包括如下的準備工作：

a)  通電前檢查。

1)  機器人已按說明書正確安裝，且穩(wěn)定性好。

2)  電氣連接正確，電源參數(shù)(如電壓、頻率、干擾級別等)在規(guī)定的范圍內(nèi)。

3)  其他設(shè)施(如水、空氣、燃氣等)連接正確，且在規(guī)定的界限內(nèi)。

4)  通信連接正確。

5)  外圍設(shè)備和系統(tǒng)連接正確。

6)  已安裝好限定空間的限位裝置。

7)  已采用安全防護措施。

8)  周邊的環(huán)境符合規(guī)定(如照明、噪聲等級、濕度、溫度、大氣污染等)。

b)  通電后檢查。

1)  機器人系統(tǒng)控制裝置的功能如啟動、停機、操作方式選擇(包括鍵控鎖定開關(guān))符合預(yù)定要求，機器人能按預(yù)定的操作系統(tǒng)命令進行運動。

2)  機器人各軸都能在預(yù)期的限定范圍內(nèi)進行運動。

3)  急停及安全停機電路及裝置有效。

4)  可與外部電源斷開和隔離。

5)  示教裝置的功能正常。

6)  安全防護裝置和聯(lián)鎖的功能正常，其他安全防護裝置(如柵欄、警示裝置)就位。

7)  在“慢速”時，機器人能正常運行，并具有作業(yè)能力。

8)  在自動(正常)操作方式下，機器人運行正常，且具有在額定負載和要求的速度下完成預(yù)定作業(yè)的能力。

8.2.4  機器人系統(tǒng)重新啟動步驟

機器人及其系統(tǒng)的軟件、硬件及任務(wù)程序更換、修理或維護后，重新啟動時應(yīng)遵循如下步驟：

a)  通電前，檢查硬件的任何變化或附加物；

b)  為了正常運行，對機器人系統(tǒng)進行功能性測試。

9  文件

9.1  機器人制造廠應(yīng)提供的文件

機器人產(chǎn)品制造廠隨機提供的有關(guān)文件至少應(yīng)包括下列各項：

a)  產(chǎn)品檢驗合格證；

b)  按GB/T 12644所規(guī)定的表示機器人規(guī)范參數(shù)的表格及說明；

c)  按GB/T 12644指出的使用機器人所處環(huán)境條件的物理參數(shù)，如濕度、溫度、大氣壓力、海拔高度、污染情況、電磁干擾(EMI)射頻干擾(FRI)、靜電放電(ESD)、振動、噪聲等；

d)  安裝說明書：如要求的地面條件、抗震裝置、接地要求、吊裝步驟、安裝接口位置尺寸簡圖(包括機座及腕部機械接口安裝所需螺釘或螺栓、銷子的規(guī)格及數(shù)量)，連接電、氣、液等外界設(shè)施所需的規(guī)格、要求、安全預(yù)防措施，以及安裝中的注意事項；

e)  機器人進行試運行，編程、操作及重新啟動安全運行步驟和試驗、校驗的使用說明書；

f)  機器人可能發(fā)生故障的描述及進行定期維護、保養(yǎng)、試驗和校驗及預(yù)防的說明；

g)  包括安全操作、設(shè)定和維修在內(nèi)的安全操作規(guī)程和在各種控制方式和不同運行狀態(tài)下機器人的響應(yīng)特性和避免危險的安全措施；

h)  對各類人員的要求及培訓(xùn)的說明。

9.2  機器人系統(tǒng)制造廠應(yīng)提供的文件

機器人系統(tǒng)制造廠提供的文件應(yīng)包括機器人、輔助設(shè)備及安全防護裝置在內(nèi)整個系統(tǒng)的全部文件。

a)  機器人制造廠提供的所有文件；

b)  電氣、液壓、氣動系統(tǒng)所有控制系統(tǒng)的功能和位置的說明；

c)  機器人系統(tǒng)的安裝說明書，包括機器人及其系統(tǒng)及安全防護裝置、外圍設(shè)備在內(nèi)的安裝要求，與外部電源及氣源、液壓源等系統(tǒng)的連接及安裝說明；

d)  限位裝置的結(jié)構(gòu)及調(diào)整范圍、位置尺寸、數(shù)量、安全防護裝置的結(jié)構(gòu)、位置尺寸、功能、聯(lián)鎖要求、線路連接等的說明；

e)  系統(tǒng)的維護、修理步驟及說明；

f)  可預(yù)見的危險狀態(tài)、殘留的風(fēng)險及避免危險的措施等的說明；

g)  建議應(yīng)采用的附加保護措施(如系統(tǒng)的安全操作規(guī)程、培訓(xùn)、人員的保護裝備等)的說明。

10  培訓(xùn)

使用機器人及機器人系統(tǒng)的用戶應(yīng)確保其編程、操作、維修人員參加安全培訓(xùn)，并獲得勝任該工作的能力。培訓(xùn)最好是教室與操作現(xiàn)場相結(jié)合。

10.1  培訓(xùn)的目標

培訓(xùn)的目的是要參加培訓(xùn)的人員了解到下列信息：

a)  安全器件的用途和它們的功能；

b)  專門涉及健康和安全的規(guī)程；

c)  通過機器人或機器人系統(tǒng)的運行而形成的各種危險；

d)  與特定的機器人有關(guān)的工作任務(wù)和用途；

e)  安全的基本概念。

10.2  培訓(xùn)的要求

a)  學(xué)習(xí)適用的安全規(guī)程標準和機器人制造廠及機器人系統(tǒng)設(shè)計者的安全建議；

b)  理解所安排的任務(wù)的明確含義；

c)  掌握用于完成所指定的作業(yè)任務(wù)的所有控制裝置及其功能的識別和說明如慢速控制、示教盒操作、急停步驟、切斷步驟、單點控制等；

d)  識別與作業(yè)有關(guān)的危險，包括輔助設(shè)備帶來的危險；

e)  識別安全防護措施，包括安全防護裝置的類型、安全防護裝置的能力或挑選方案、所選擇的器件的功能、器件的功能測試方法、所選器件的限止性以及從識別危險開始的安全操作步驟、對人員的安全防護裝備等。

f)  掌握保證安全防護裝置和聯(lián)鎖裝置功能正常的測試方法。

10.3  再培訓(xùn)的要求

當(dāng)系統(tǒng)變更，人員變化和事故發(fā)生以后，為了確保安全操作，應(yīng)對相關(guān)人員重新進行安全培訓(xùn)。

參  考  文  獻

GB 16754-1997  機械安全  急停  設(shè)計原則(eqv ISO/IEC 13850：1995)

GB/T 16855.1-2005  機械安全  控制系統(tǒng)有關(guān)安全部件  第1部分：設(shè)計通則(ISO 13849-1：1999，MOD)

ANSI/RIA R15.06-1999  機器人和機器人系統(tǒng)  安全要求

ISO 10218：1992  工業(yè)機器人安全

ISO/CD 10218-1：2003  Manipulating Industrial Robots—Safety—Part 1：Design、Construction and Installation

ISO/CD 10218-2：2002  Manipulating Industrial Robots—Safety—Part 2：Rebuilding、Redeploy ment and Use

【發(fā)布日期】20080606

【實施日期】20080801