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使用移動(dòng)手臂進(jìn)行編程的機(jī)器人的安全措施檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-08-25 10:03:01 更新時(shí)間：2025-08-24 10:03:02

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

使用移動(dòng)手臂進(jìn)行編程的機(jī)器人的安全措施檢測(cè)

使用移動(dòng)手臂進(jìn)行編程的機(jī)器人的安全措施檢測(cè)

隨著工業(yè)自動(dòng)化和智能制造的快速發(fā)展，使用移動(dòng)手臂進(jìn)行編程的機(jī)器人（如協(xié)作機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人臂系統(tǒng)）已廣泛應(yīng)用于制造、物流、醫(yī)療及服務(wù)等領(lǐng)域。這類(lèi)機(jī)器人結(jié)合了移動(dòng)平臺(tái)與靈活機(jī)械臂的優(yōu)勢(shì)，能夠在復(fù)雜環(huán)境中自主作業(yè)，執(zhí)行裝配、搬運(yùn)、檢測(cè)等任務(wù)。然而，其高度自主性與動(dòng)態(tài)作業(yè)特性也帶來(lái)了顯著的安全風(fēng)險(xiǎn)，例如碰撞、失控運(yùn)動(dòng)、程序錯(cuò)誤或人機(jī)交互中的意外接觸。因此，對(duì)這類(lèi)機(jī)器人實(shí)施全面的安全措施檢測(cè)，成為確保其安全運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。安全措施檢測(cè)不僅涉及硬件防護(hù)、軟件控制邏輯的驗(yàn)證，還涵蓋人機(jī)協(xié)作環(huán)境的評(píng)估、緊急停止功能的可靠性以及在多種工況下的行為一致性。通過(guò)科學(xué)的檢測(cè)項(xiàng)目、先進(jìn)的檢測(cè)儀器、標(biāo)準(zhǔn)化的檢測(cè)方法以及符合國(guó)際或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)流程，可以有效識(shí)別潛在安全隱患，保障操作人員安全，提升系統(tǒng)整體可靠性。本篇文章將詳細(xì)探討相關(guān)檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)儀器、檢測(cè)方法與檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，為機(jī)器人安全評(píng)估提供系統(tǒng)性指導(dǎo)。

檢測(cè)項(xiàng)目

針對(duì)使用移動(dòng)手臂進(jìn)行編程的機(jī)器人，安全措施檢測(cè)需涵蓋多個(gè)關(guān)鍵項(xiàng)目：

碰撞檢測(cè)與避障能力測(cè)試：驗(yàn)證機(jī)器人在移動(dòng)過(guò)程中是否能實(shí)時(shí)識(shí)別障礙物并自動(dòng)調(diào)整路徑或停止。
緊急停止功能有效性：檢測(cè)急停按鈕、遠(yuǎn)程急停信號(hào)或視覺(jué)急停觸發(fā)后，機(jī)器人是否能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完全停止。
力矩與力反饋控制精度：評(píng)估機(jī)械臂在與人接觸時(shí)是否能感知并限制作用力，防止傷害。
程序執(zhí)行可靠性：檢查編程指令是否準(zhǔn)確執(zhí)行，是否存在邏輯錯(cuò)誤或異常中斷。
移動(dòng)平臺(tái)穩(wěn)定性與導(dǎo)航精度：測(cè)試機(jī)器人在復(fù)雜地形或動(dòng)態(tài)環(huán)境中的定位與避障能力。
人機(jī)協(xié)作安全性：評(píng)估機(jī)器人在與人類(lèi)共同作業(yè)時(shí)是否遵循安全邊界和協(xié)作規(guī)則。
通信與遠(yuǎn)程控制安全：檢測(cè)無(wú)線(xiàn)通信鏈路是否具備抗干擾、防篡改能力。

檢測(cè)儀器

為實(shí)現(xiàn)精確、可重復(fù)的安全檢測(cè)，需配備一系列高精度檢測(cè)儀器：

激光雷達(dá)（LiDAR）與3D視覺(jué)傳感器：用于實(shí)時(shí)構(gòu)建環(huán)境地圖，檢測(cè)障礙物與路徑規(guī)劃效果。
六維力/力矩傳感器（6-DOF Force/Torque Sensor）：安裝在機(jī)械臂末端，用于測(cè)量與物體或人體接觸時(shí)的力值，驗(yàn)證安全力限設(shè)定。
運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)（如Vicon或OptiTrack）：高精度追蹤機(jī)器人各部位的位置與姿態(tài)，用于分析運(yùn)動(dòng)軌跡與響應(yīng)時(shí)間。
數(shù)據(jù)記錄儀與實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件：采集機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程中的速度、加速度、力矩、通信信號(hào)等數(shù)據(jù)。
急停測(cè)試儀：模擬急停觸發(fā)條件，測(cè)量從觸發(fā)到系統(tǒng)完全停機(jī)的時(shí)間延遲。
電磁干擾測(cè)試儀：評(píng)估無(wú)線(xiàn)通信在復(fù)雜電磁環(huán)境下的穩(wěn)定性與安全性。

檢測(cè)方法

安全檢測(cè)需采用系統(tǒng)化、可量化的檢測(cè)方法，主要包括：

靜態(tài)功能測(cè)試：在固定位置下測(cè)試急停、程序啟動(dòng)/停止、力矩限制等功能是否正常。
動(dòng)態(tài)行為測(cè)試：設(shè)定機(jī)器人在復(fù)雜路徑中移動(dòng)，觀(guān)察其是否能實(shí)時(shí)避障、路徑修正與響應(yīng)急停。
極限工況測(cè)試：在負(fù)載最大、速度最快、環(huán)境干擾最強(qiáng)等極端條件下，驗(yàn)證系統(tǒng)穩(wěn)定性。
人機(jī)交互模擬測(cè)試：通過(guò)模擬人員靠近或接觸機(jī)器人，評(píng)估力反饋與安全停止響應(yīng)是否及時(shí)。
軟件邏輯驗(yàn)證：采用形式化驗(yàn)證或仿真工具（如ROS Gazebo）對(duì)控制程序進(jìn)行漏洞分析。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

安全檢測(cè)必須遵循國(guó)際與行業(yè)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，確保檢測(cè)結(jié)果的權(quán)威性與可比性。主要參考標(biāo)準(zhǔn)包括：

ISO 10218-1:2011（工業(yè)機(jī)器人安全要求第1部分：機(jī)器人）
ISO 10218-2:2011（第2部分：機(jī)器人系統(tǒng)與集成）
ISO/TS 15066:2016（協(xié)作機(jī)器人安全要求）
IEC 61508（電氣/電子/可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全）
IEC 62061（機(jī)械安全電氣、電子與可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全）
GB/T 15706-2012（機(jī)械安全設(shè)計(jì)通則風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)減小）
GB/T 38324-2019（協(xié)作機(jī)器人的安全要求）

以上標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)的安全功能、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法、安全完整性等級(jí)（SIL）、可編程系統(tǒng)安全要求等提出了明確規(guī)范，檢測(cè)過(guò)程中必須逐項(xiàng)對(duì)照?qǐng)?zhí)行，確保機(jī)器人滿(mǎn)足合規(guī)性要求。