新的 ISO 安全规范帮助自动化开发人员设计更安全的机器人，用于工厂车间的近距离接触
快速移动的 ABB 机器人采用多种安全功能来保护工人免受事故伤害。 ABB 最近扩展了其 SafeMove 软件技术，以帮助确保工厂车间的安全。自机器人技术诞生以来，安全一直是机器人自动化开发人员的首要任务。除了作为艾萨克·阿西莫夫 (Isaac Asimov) 的机器人三定律中的第一条外，采取“不伤害”的方法对于当今工业机器人的速度和强度来说几乎是强制性的，这些机器人最广泛地用于汽车装配线和其他工业制造的重物搬运场地。但是随着最近出现的新型协作型机器人的出现在这一场景中，机器人技术的规则正在被改写，新的规范更新了如何包括这些更小、负载更低、速度更慢的机器人，这些机器人可以与装配线上的工人并肩工作。
ISO /TS 15066 技术规范随着 2016 年 2 月 ISO/TS 15066 技术规范的发布而更新，为机器人自动化开发人员和用户提供了具体的新设计指南和在车间部署新协作机器人的正确实施实践。
修订后的 ISO/TS 15066 规范扩展了专门处理协作机器人或协作机器人的部分，它也建立在 ISO 10-218 标准的基础上。 15066 规范和 ISO 标准描述了涵盖四个主要领域内协作模型使用的指南，包括安全监控停止、手动引导、速度和间隔监控以及功率和力限制。
进军汽车行业
直到最近，自动化开发人员主要将协作机器人瞄准非常轻量级的装配应用程序。但是这种小型单元的协作机器人最近在汽车领域取得了一些进展——过去，汽车领域使用更大、更高有效负载的机器人来进行重物搬运——用于一些新的汽车装配应用。例如，福特汽车公司（密歇根州迪尔伯恩）于 7 月 14 日宣布，它开始在其位于德国科隆的装配厂测试库卡机器人公司的新型协作机器人，福特欧洲公司在那里生产福特嘉年华车型（参见故事和福特视频链接在 /technologies/articles/2016/08---august/cobots-07-300x169.jpg" width="" height="" />福特汽车公司最近宣布了它正在德国科隆的装配线上测试 KUKA Roboter GmbH 的协作机器人，Ford Europe 在那里生产其嘉年华车型。KUKA 协作机器人协助生产线工人进行高架减震器装配操作。
在最近ISO/TS 15066 规范中，研究了与协作机器人相关的几个因素。 “那是一小块。这是对人体疼痛阈值和冲击点的生物研究，”罗克韦尔自动化公司（密尔沃基）业务开发经理、TÜV 认证的功能安全专家 George Schuster 在谈到 ISO/TS 15066 时说。“这实际上是为我们称之为功率和力限制的四种协作应用程序之一设计的，在这些应用程序中，人和机器人旨在互动或预计会接触。
“这是最不完善的应用程序之一-从四种不同的协作应用程序中挑选出来，但它是最有吸引力的应用程序之一，因为总的来说，这些协作应用程序确实代表了人与机器交互方式的真正变化，”Schuster 补充道。 “这是一个非常非常令人兴奋的工作空间，因为它真的让我们以前所未有的方式利用机器的力量、不知疲倦、可重复性和准确性，以及人类的智慧、适应性和理解力，真正让这两者相辅相成。它确实是由安全技术普遍支持的，但它是一种真正的新方式，它真正改变了人与机器互动的方式。”
15066 规范是四种协作机器人模式之一，他补充道。 “最相关的规范是 ISO 10218-1 和 ISO 10218-2，因此这是与 ANSI/RIA 15.06-2012 完全协调的安全标准。” Schuster 在 1997 年加入罗克韦尔之前在通用汽车公司工作了 15 年，他是协作型机器人的早期支持者之一，大约从 2005 年开始与他们合作。他最近用协作机器人做了一些原型工作，现在已经部署到试点中菲亚特克莱斯勒汽车公司（FCA；密歇根州奥本山）的申请。
“很多时候，人们对协作机器人这个话题有点迷惑，他们认为它是一种机器人技术，你买一个协作机器人，然后把它放进去，现在你有了一个协作机器人， ”舒斯特尔说。 “我会告诉你它不是。 ……这是一个应用程序。这是机器人被处理以供使用的方式，以及它们被设计为与人互动的方式，因此它并不是真正特定于机器人技术。它更像是一个应用程序。早在人们在市场上销售“协作”机器人之前，我们就在进行协作机器人应用，并仔细 [编程] 机器的位置和交互。”
定义协作
在 ISO 10218 定义的四种不同协作操作模式中，第一种是安全等级监控停止，已经存在了一段时间。 “这是最常见的协作模式，我们已经使用它很多很多年了，”他说。 “自从我从事这项业务以来，我们就对机器人进行了安全等级监控停止。”
发那科CR-35iA协作机器人已经用于汽车应用，例如这种轮胎装载操作。 35 公斤有效载荷的协作机器人拥有市场上所有协作模型中当前最大的有效载荷。安全等级监控停止是一种协调机器人运动与人运动的方式，它旨在用于此类机器人和人永远不会接触的应用程序。 Schuster 说：“例如，这是一种仲裁机器人和人之间的共享空间并通过单元级安全控制系统协调该空间的方法。”
安全技术典型盟友防止了大多数死亡事故，例如发生在大众工厂的事故。 “在一个适当的设计中，共享空间将由技术来仲裁，因此我们将拥有能够感知人的位置的传感设备，无论是使用光屏、激光扫描仪还是地垫，然后我们将在机器人上安装仪器检测它相对于共享空间的位置，这样我们就不会让它们同时进入同一个空间，”舒斯特说。 “因此始终存在感知——感知人和感知机器人——然后单元级安全控制系统协调这两者。”
第二种协作模式，手动操作，要少得多常见的，舒斯特说。 “这就是机器人进入我们所说的零重力或漂浮状态的地方，实际上可以抓住机器人手臂并将其移动到一个位置，然后让它抓住零件，然后利用机器人的力量来移动零件就位，”他说。 “您必须将其视为一种加载辅助，或者某些人将其用作一种手动指导的教学操作。”
ISO 定义的第三种协作操作模式10218 是速度和间隔监控。 “这有点像第一个，但更复杂一点。我的同事称之为“与机器人共舞”。在这里，我们可以根据机器人与人的接近程度来调节机器人的速度，可能还有它的位置。例如，假设一个机器人正在运行，当您接近机器人时，您会被检测到，机器人会减速并调节其速度。我们今天一直这样做，所以这不是什么新鲜事。这样做已经有一段时间了。在某些时候，当你靠得太近时，我们会将机器人置于安全等级监控停止状态。”
第四种模式，功率和力限制，实际上是四种模式中最差的一种协作模式，舒斯特说。 “这确实是机器人的一项新兴功能，如果机器人不小心与工人接触，它可以让机器人调节其力量或功率。这就是 ISO TS 15066 发挥作用的地方——它定义了人体的几十个不同部位，以及身体疼痛的极限。”例如，该方面定义了可以对某人的脸颊、腿或大腿施加多大的力。 “它还以接触你的机械物体的形状来定义它，”舒斯特说。 “如果这是一个尖锐的部分，这就是棘手的部分所在。”
他强调说，需要的是适当的风险评估和系统集成。罗克韦尔最近还宣布扩大其于 2014 年启动的全球机械安全系统集成商计划。
新安全软件
针对 YuMi 协作机器人系列，ABB Robotics最近推出了扩展的 SafeMove2 软件，这是最新一代的机器人监控软件。 “机器人与人之间更紧密的协作带来许多好处，例如提高灵活性和生产力，这正是我们开发这项技术和 SafeMove2 产品的原因，”ABB 机器人（奥本山，密歇根州）产品管理负责人 Hui Zhang 说。 “同样重要的是要注意，Safe-Move2 可以与协作机器人以及传统的标准工业机器人一起工作。”
ABB 的新软件更新了其 2008 年推出的原始 SafeMove。“简单地说，SafeMove2 是一种软件解决方案，通过将机器人的运动精确地限制在特定应用所需的范围内，从而使机器人和操作员能够更紧密地合作，”Zhang 说。
SafeMove2 技术建立了安全区域，这有助于优化机器人的尺寸工厂车间单元格在保护人员和设备的同时，设置安全轴Zhang 说，针对给定应用的范围，而不是依赖机电开关。这提高了控制力和灵活性，同时减少了对机械部件的维护要求。
“它还定义和设置了安全的机器人速度，因此操作员可以在机器人附近工作。与安全系统相比，这是一个很大的生产力优势，当人们靠近时，安全系统会完全停止机器人，”他补充道。 “它确保了机器人轴的安全静止监控，因此操作员可以在机器人附近工作，而无需关闭机器人电机。” SafeMove2 还包括循环制动检查，因此会定期检查制动器以确保其可靠性。
Zhang 表示，SafeMove2 是自动化数字化增长趋势的一部分，代表了从硬件到软件的演变。 “新一代 SafeMove 将安全功能直接集成到机器人控制器软件中，以实现充分的灵活性性和可扩展性，”他说。
快速、轻松的 Cobot 部署
协作机器人先驱 Universal Robots（丹麦欧登塞）计划推出其新的即插即用应用程序陈列室解决方案，称为 Universal Robots+，在芝加哥的 IMTS 上。在线陈列室被吹捧为公司提供了一个新的简单水平，在安装 Universal（成立于 2005 年）的下一个 UR 协作机器人时获得启动运行所需的应用程序。
Universal Robots+ 让分销商和最终用户选择 Universal Robots 的配件、末端执行器和软件解决方案，加快安装 UR3、UR5 和 UR10 型号协作机器人的制造应用部署时间。此外，该公司将推出一个名为 +You 的免费开发者计划，用于向 UR 机器人应用程序开发者提供营销和支持。
“我们正处于早期采用阶段结束的地步，他们&rsquo的;re [协作机器人] 在生产环境中越来越被接受，”Universal Robots 美洲区总经理 Douglas Peterson 说。 “公司正在测试它们，最大的趋势是它们越来越接近与人类合作。机器人走出笼子，与人类一起工作，让自动化变得更容易实现。”
优傲机器人的主要特点是，您不必成为拥有 10 年经验的工程师，Peterson 指出，并且它们可以很容易地重新部署。协作机器人足够轻，可以放在手推车上，工人可以轻松地推着它们四处走动，以便根据需要重新部署它们。 “我们在很多机器管理应用中都看到了它们。”
有了协作机器人，从打开包装到投入使用所需的时间非常短。 “我们称之为开箱即用的解决方案。我们机器人的投资回收期约为 195 天，在某些情况下为一年，或更低一到两个月，”Peterson 说，并补充说打开包装并投入使用只需要大约一个小时。
为 UR 机器人编程也很容易，新手无需花费太多时间就可以编写简单的动作时间，他补充说。 “你有一个类似于 iPad 的设备。这是一个使用箭头的触摸屏，”彼得森说，“你可以在不同的方式点上进行编程。您也可以使用手臂对其进行编程。”
