近幾年來，協(xié)作機(jī)器人憑借簡單易用，安全協(xié)作，在工業(yè)市場上大受歡迎，人機(jī)協(xié)作應(yīng)用的安全性也備受關(guān)注。

然而，在很長的一段時間里，機(jī)器人的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)里對于機(jī)器人與人之間如何安全交互并沒有明確的表述，導(dǎo)致很多用戶對協(xié)作機(jī)器人安全的定義仍然停留在非常簡單的認(rèn)知，認(rèn)為協(xié)作機(jī)器人撞到人能停下來就是安全的。直到2016年，ISO/TS 15066標(biāo)準(zhǔn)的推出，機(jī)器人行業(yè)才第一次有了自己的“碰撞標(biāo)準(zhǔn)”。它的核心理念是：機(jī)器人與人發(fā)生碰撞時，保證人體產(chǎn)生的疼痛感低于能夠承受的疼痛閾值。

HRC的四種人機(jī)協(xié)作方式

ISO/TS 15066中的定義了人機(jī)協(xié)作的四種方式，分別是：

●安全監(jiān)控靜止

●手持式引導(dǎo)

●速度和距離監(jiān)控

●功率和力的限制

今天咱們來聊聊協(xié)作程度最高的第四種方式Power and force limiting （即功率和力限制），對于具備這一特性的協(xié)作機(jī)器人來講，究竟把功率和力的大小限制到何等程度才算是安全呢？

ISO/TS 15066里的“身體模型”

人體各部位所能承受的疼痛閾值是不同的，需要分區(qū)域?qū)Υ?，所以首先需要建立一個身體模型。ISO/TS 15066里用到的身體模型比較簡單，把人體劃分為29個部位：

身體模型中29個部位在準(zhǔn)靜態(tài)和瞬態(tài)接觸兩種情況下所對應(yīng)壓強(qiáng)和力的疼痛閾值見下表：

這么多數(shù)據(jù)看起來有沒有一種很頭疼的感覺？如果看懂了其中的門道，表格的內(nèi)容其實很簡單，也就是分別列出了人體各部位在準(zhǔn)靜態(tài)接觸和瞬態(tài)接觸兩種情況下所能允許的壓強(qiáng)和壓力。

以胸部區(qū)域（Chest）為例（見上表紅色圈出的部分），在準(zhǔn)靜態(tài)接觸時，胸骨和胸肌所能允許的最大壓強(qiáng)分別為120N/cm2和170N/cm2，最大壓力為140N；而在瞬態(tài)接觸時，最多可以達(dá)到以上數(shù)值的2倍。

準(zhǔn)靜態(tài)接觸VS瞬時接觸

準(zhǔn)靜態(tài)接觸：在操作員及機(jī)器人系統(tǒng)之間的接觸，操作員的身體部位可在機(jī)器人系統(tǒng)移動部件及另一個機(jī)器人單元的固定或移動部件之間被夾住。

瞬時接觸：在操作員及機(jī)器人系統(tǒng)之間的接觸，操作員的身體部位不會被夾住，并可從機(jī)器人系統(tǒng)移動部分退回或縮回

ISO/TS 15066中對于人與協(xié)作機(jī)器人發(fā)生碰撞時的力與壓強(qiáng)做出了詳細(xì)定義，為驗證協(xié)作機(jī)器人在應(yīng)用中是否真正安全提供了量化的標(biāo)準(zhǔn)。那么在人機(jī)協(xié)作的實際應(yīng)用中，如何正確測量碰撞產(chǎn)生的力和壓強(qiáng)呢？

皮爾磁推薦您采用——“人機(jī)協(xié)作應(yīng)用的碰撞測試”

說到“碰撞測試”，大家比較熟悉的應(yīng)該是汽車的碰撞測試。一般消費(fèi)者在購買新車評估其安全性時，除了參考汽車廠家宣傳的參數(shù)配置外，第三方獨(dú)立檢測機(jī)構(gòu)的碰撞測試結(jié)果，也越來越受到重視。碰撞測試可以模擬出司機(jī)及乘客在汽車發(fā)生不同碰撞時受到的傷害程度。相比官方的汽車配置數(shù)據(jù)，第三方的碰撞測試報告結(jié)果往往更具說服力，也更容易獲得消費(fèi)者的認(rèn)可。

“人機(jī)協(xié)作應(yīng)用的碰撞測試”是專門針對人機(jī)協(xié)作的碰撞測試，通過專業(yè)的碰撞測試設(shè)備，對人機(jī)協(xié)作應(yīng)用時的碰撞極限值進(jìn)行驗證，并記錄會導(dǎo)致發(fā)生潛在碰撞的力和壓強(qiáng)。

對于人機(jī)協(xié)作的應(yīng)用，安全性是必須關(guān)注的重點。除了這期的“力和壓強(qiáng)篇”，皮爾磁后續(xù)還計劃推出一篇介紹影響協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用安全的幾大因素的內(nèi)容，希望這兩期關(guān)于ISO/TS 15066的內(nèi)容，幫助大家快速理解和掌握標(biāo)準(zhǔn)的要點，讓協(xié)作機(jī)器人成為“真正安全”的協(xié)作伙伴。