在最近的50年，工業(yè)機(jī)器人在全球制造業(yè)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。技術(shù)一直在進(jìn)化，適應(yīng)用戶的需要。這么多年，人們一直在研究使用機(jī)器人的安全問(wèn)題。當(dāng)然，意外會(huì)發(fā)生，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估變得至關(guān)重要。與此同時(shí)，安全標(biāo)準(zhǔn)和安全部件一直在進(jìn)步。所以，我們目前在什么樣的階段呢？
當(dāng)?shù)谝慌鷻C(jī)器人進(jìn)入制造工廠時(shí)，行業(yè)研究了某些機(jī)器人和它們周?chē)脑O(shè)備可能對(duì)人類(lèi)工人造成的危險(xiǎn)。我們一直在從整體來(lái)看自動(dòng)化。我們問(wèn)自己這樣的問(wèn)題：
這個(gè)機(jī)器人動(dòng)起來(lái)有多快？
這個(gè)機(jī)器人能跑多遠(yuǎn)？
機(jī)器人的操作過(guò)程危險(xiǎn)性如何？
這些問(wèn)題讓用戶可以進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；識(shí)別安全特性，增加到機(jī)器人中，當(dāng)機(jī)器人運(yùn)行時(shí)保護(hù)人類(lèi)工作者。常規(guī)的措施會(huì)包括將機(jī)器人鎖在安全防護(hù)欄內(nèi)，預(yù)防機(jī)器人和人類(lèi)之間的接觸。這個(gè)過(guò)程對(duì)于進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的人來(lái)說(shuō)已經(jīng)很普遍。這種思維很流行，幾乎是自動(dòng)的。我們今天給機(jī)器人進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)還是在用這些想法。貌似我們的思維方式就是這樣設(shè)定的，這貌似也是最佳的實(shí)施方式。
然后，機(jī)器人進(jìn)化了，我們也該利用機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步，適應(yīng)變化。不管你是否愿意相信，協(xié)同機(jī)器人已經(jīng)在市面上越來(lái)越普遍，我們必須改變我們的思維方式。我們過(guò)去在發(fā)現(xiàn)機(jī)器人的新應(yīng)用方面非常具有創(chuàng)造性，現(xiàn)在我們進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方式也可以更加創(chuàng)造性一點(diǎn)。我最近參加了一個(gè)關(guān)于協(xié)同機(jī)器人的會(huì)議，由合作伙伴Advanced Motionand Controls公司12月在蒙特利爾組織，這次會(huì)議改變了我對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程的想法。就像Universal Robots公司用戶談到他們?cè)诓煌S進(jìn)行的應(yīng)用和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，有兩項(xiàng)引述讓我印象深刻。
1、協(xié)同機(jī)器人的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不是基于“量”，而是基于“流程順序”。
2、對(duì)合作型流程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，不是固定死板的，而是隨著時(shí)間進(jìn)化的過(guò)程。
讓我闡述一下這兩項(xiàng)，解釋一它們?yōu)槭裁锤淖兞宋覍?duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的觀點(diǎn)。
要說(shuō)合協(xié)同機(jī)器人的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是基于順序的，而不是量，意味著你改以不同的視角審視風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。你應(yīng)該把各個(gè)方面拆開(kāi)，一個(gè)個(gè)分析，而不是只顧大局，從整體上評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)然后在每一個(gè)部分都執(zhí)行。
我們來(lái)考慮以下的例子。你有一個(gè)機(jī)器人，用來(lái)把部件裝載到工作臺(tái)上，讓人類(lèi)去組裝。一旦組裝完成，機(jī)器人拿起組裝好的部件，把它放在傳送帶上。
我們對(duì)付傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的思維方式是這樣的：
我有個(gè)跑得很快的機(jī)器人，可能會(huì)打傷人類(lèi)。如果這種事情發(fā)生了，人類(lèi)員工可能會(huì)受重傷。我需要在所有時(shí)間、所有地方防止人類(lèi)和機(jī)器人有所接觸。所以我一下子就想到了籠子、欄桿或者安全光幕。
機(jī)器人區(qū)域中，有兩個(gè)組裝區(qū)域需要人類(lèi)和機(jī)器人都參與工作，但不一定是同時(shí)參與。這對(duì)于工業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)是一個(gè)復(fù)雜部件。我可以用一個(gè)區(qū)域掃描，監(jiān)控人類(lèi)員工的位置，當(dāng)人類(lèi)進(jìn)入某個(gè)特定區(qū)域時(shí)不讓機(jī)器人進(jìn)入。可能要掌控所有情況部件復(fù)雜，因?yàn)槿祟?lèi)和機(jī)器人在一天中會(huì)有很多合作，所以在編程中，你需要考慮的不同情況非常多。
另外，你還需要一些物理或安全分隔，放置在機(jī)器人與人類(lèi)合作的區(qū)域，和機(jī)器人可以高速運(yùn)作的區(qū)域之間。類(lèi)似安全光幕，或者感應(yīng)門(mén)。你還需要在兩個(gè)組裝區(qū)域間安裝護(hù)欄，如果你希望機(jī)器人可以進(jìn)入一個(gè)區(qū)域而工人在附近區(qū)域工作。因?yàn)槟悴幌Ｍ僮鲉T得走5-10步才到附近的組裝區(qū)域，你希望他們可以非常靠近。
另一個(gè)可能的解決辦法是，讓組織桌安裝在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置上，可以把兩個(gè)裝置區(qū)域來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，一面在機(jī)器人區(qū)域，一面在人類(lèi)工人的區(qū)域。如果我們選擇這種方式，我們需要一個(gè)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有可能受傷的夾點(diǎn)的設(shè)計(jì)，我們需要考慮如果有東西卡住了該以什么事故順序應(yīng)對(duì)。因此可見(jiàn)，我們可以有很多不同的選項(xiàng)，損失時(shí)間決定哪一個(gè)選項(xiàng)最安全、最節(jié)省成本。
現(xiàn)在，有了協(xié)同機(jī)器人，設(shè)計(jì)用于與人類(lèi)一起工作，基于順序?qū)用孢M(jìn)行分析，而不是基于整個(gè)機(jī)器人，我們會(huì)以以下的方式操作：
機(jī)器人在挑揀部件，放置到區(qū)域1。在這個(gè)順序中，機(jī)器人可以在任何時(shí)候與人類(lèi)工人合作。因此在這部分機(jī)器人速度應(yīng)該放緩，協(xié)同機(jī)器人中限制力量的功能在這時(shí)候應(yīng)該啟用，防止機(jī)器人意外撞擊到工人造成傷害。為了研究機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的安全速度，我可以用ISO15066中的方程式，新版ISO15066技術(shù)參數(shù)最近在強(qiáng)調(diào)這個(gè)話題。因此確定這些值更加簡(jiǎn)單了。
此時(shí)，你可能會(huì)說(shuō)，當(dāng)人類(lèi)不在合作區(qū)域時(shí)，機(jī)器人應(yīng)該運(yùn)行得越快越好，減少循環(huán)時(shí)間。并不是這樣的，來(lái)看看工人在機(jī)器人到來(lái)之前進(jìn)行組裝并把它拿起的循環(huán)時(shí)間。這會(huì)設(shè)定你機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的循環(huán)時(shí)間。很可能你會(huì)有兩個(gè)選項(xiàng)。
第一選項(xiàng)是全程都以安全速度運(yùn)行機(jī)器人，因此沒(méi)必要增加更多的安全特性了。
第二選項(xiàng)是你需要在過(guò)程的某些時(shí)間加快機(jī)器人的速度，來(lái)減少整體循環(huán)時(shí)間。這種情況下，最佳解決辦法是增加一個(gè)區(qū)域掃描或者光幕，可以監(jiān)測(cè)到“快速操作區(qū)域”內(nèi)是否有工人。同樣的，協(xié)同機(jī)器人相比于工業(yè)機(jī)器人，當(dāng)有人進(jìn)入機(jī)器人區(qū)域的時(shí)候沒(méi)必要停止機(jī)器人。你只要將機(jī)器人設(shè)置到通過(guò)ISO15066技術(shù)參數(shù)計(jì)算出來(lái)的最大速度就行了。
另一個(gè)基于順序安全分析的例子是，當(dāng)機(jī)器人需要在任務(wù)中運(yùn)送一個(gè)尖銳的物件。傳統(tǒng)的思維方式是，因?yàn)槲锛芗猓瑱C(jī)器人很可能會(huì)嚴(yán)重傷害到工人。但是我們來(lái)更仔細(xì)地分析一下：
機(jī)器人會(huì)在A點(diǎn)拿起尖銳物件，運(yùn)送到B點(diǎn)。假設(shè)在其他步驟，機(jī)器人都沒(méi)有拿著這個(gè)物件。那么問(wèn)題就應(yīng)該是：我如何在從A點(diǎn)到B點(diǎn)，沿某個(gè)固定方向或路徑運(yùn)送，讓尖銳的邊緣朝向運(yùn)動(dòng)的內(nèi)側(cè)，從而避免人被捅到或切到的危險(xiǎn)。
另外，降低運(yùn)動(dòng)速度是另一個(gè)可能的解決辦法。你可以只考慮和分析有潛在危險(xiǎn)的部分，而不是想辦法在所有地方都預(yù)防傷害。當(dāng)然，用密碼鎖定這些軟件很重要，防止風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估被變更。每當(dāng)機(jī)器人軟件更改，你都需要審視自己的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確認(rèn)變更不影響安全。所以，這是一個(gè)不斷變化的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程。
顯而易見(jiàn)，協(xié)同機(jī)器人最初在負(fù)責(zé)工作安全的人看來(lái)，可能是一個(gè)噩夢(mèng)，尤其是如果他們認(rèn)為機(jī)器人的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是很復(fù)雜的。但是將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分解到不同的順序步驟，知道順序不是死板的，讓整個(gè)過(guò)程變得可以管理。這也讓管理層和工人相信這些機(jī)器人的安全性。改變你的思維模式，記住評(píng)估過(guò)程隨著情況變化可能會(huì)改變，這一定會(huì)讓更多的人去嘗試協(xié)同機(jī)器人。
另外，不用忘了，對(duì)于力受限的協(xié)同機(jī)器人進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，例如UniversalRobots，如果機(jī)器人調(diào)試到合理的力量和速度，潛在傷害的嚴(yán)重程度可以降低。使用協(xié)同機(jī)器人應(yīng)該可以幫助你讓自動(dòng)化任務(wù)實(shí)現(xiàn)理想的性能等級(jí)(PLR)。