人機(jī)協(xié)作 (HRC) 描繪了人與自動(dòng)化機(jī)器共享同一工作區(qū)并在其中同時(shí)工作的場(chǎng)景。在工業(yè) 4.0 的推動(dòng)下，該合作模型保證了高度靈活的工作流程、極高的系統(tǒng)可用性與生產(chǎn)力及經(jīng)濟(jì)效益。SICK為 HRC（協(xié)作機(jī)器人）提供了特定的安全應(yīng)用解決方案。
工作流程靈活化是工業(yè) 4.0 的一大主題。在極端情況下，該主題延伸至在大批量工業(yè)生產(chǎn)條件生產(chǎn)相同規(guī)格的產(chǎn)品，在產(chǎn)品和生產(chǎn)流程通過現(xiàn)代信息與通信技術(shù)相融合的“智慧工廠”(smart factory)，一方面采用智能化和自主化的機(jī)器。另一方面工業(yè)生產(chǎn)中的人機(jī)互動(dòng)的頻率有所增加——人的能力與機(jī)器人的能力相結(jié)合，可形成工作循環(huán)更佳、質(zhì)量更好并且成本效率更高的生產(chǎn)解決方案。同時(shí)，與人互動(dòng)的自主式機(jī)器人需要有效支持生產(chǎn)流程靈活化的新型安全理念。
人機(jī)互動(dòng)：空間與時(shí)間的問題
人與機(jī)器的互動(dòng)并非伴隨工業(yè) 4.0 才成為工業(yè)自動(dòng)化的重點(diǎn)。此前占比約 90%的人機(jī)非接觸式應(yīng)用兩大互動(dòng)場(chǎng)景為：共存與合作。時(shí)間和空間上的隔離是傳統(tǒng)的停止方式。人與機(jī)器在互動(dòng)過程中同時(shí)居于相鄰區(qū)域的工作交互區(qū)域，單個(gè)機(jī)器安裝工作站便是一個(gè)典型的應(yīng)用案例。人與機(jī)器同時(shí)在相鄰工作區(qū)內(nèi)工作，通道部分由例如安全光幕 deTec4 Prime 進(jìn)行監(jiān)控。若人與機(jī)器在互動(dòng)過程中共享同一工作區(qū)，但在不同時(shí)間點(diǎn)于其中工作，則滿足人機(jī)合作的條件。當(dāng)工作人員進(jìn)入裝配機(jī)器人的中轉(zhuǎn)站內(nèi)，工人放入工件時(shí)——具有多個(gè)同步保護(hù)區(qū)域的安全激光掃描器 S3000 若檢測(cè)到該工人，將確保機(jī)器人減速或在安全監(jiān)控下停止運(yùn)動(dòng)。
在工業(yè) 4.0 的框架下，第三種互動(dòng)形式越來越引人關(guān)注：人與機(jī)器人協(xié)作。在這種情況下，二者于相同時(shí)間內(nèi)共享同一工作區(qū)。一個(gè)相關(guān)示例是帶有機(jī)器人的移動(dòng)式平臺(tái)，機(jī)器人從傳送帶或托盤上夾取零件，并在運(yùn)輸至工位后將其遞給那里的工人。在這樣的協(xié)作型場(chǎng)景中，傳統(tǒng)的共存型或合作型安全檢測(cè)解決方案無法再滿足需要——如今必須根據(jù)實(shí)際危險(xiǎn)程度來監(jiān)控和限制機(jī)器人的力量、速度和行進(jìn)路線，并在必要時(shí)使其停止。因此，人與機(jī)器人之間的距離成為極其重要的安全相關(guān)參數(shù)。
始終從風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估開始——即使在面對(duì)“協(xié)作機(jī)器人”時(shí)
不同的人機(jī)協(xié)作工作站硬件或軟件參數(shù)設(shè)置都是不同的，即使所使用的機(jī)器人是專門為人互動(dòng)而開發(fā)，也需要單獨(dú)評(píng)估 HRC 應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)——這樣的“協(xié)作機(jī)器人”從基本設(shè)計(jì)上便呈現(xiàn)諸多固有安全的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。同時(shí)，協(xié)作空間范圍也有基本的要求，例如與相鄰的工作區(qū)域、存在擠傷或夾傷危險(xiǎn)的可進(jìn)入?yún)^(qū)域需要保持的最小距離。IEC 61508、IEC 62061 和 ISO 13849-1/-2 等通用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成 HRC 應(yīng)用功能安全的規(guī)范性依據(jù)。此外，還應(yīng)考慮到涉及工業(yè)機(jī)器人安全的 ISO 10218-1/-2 和有關(guān)協(xié)作型機(jī)器人的 ISO TS 15066。機(jī)器人系統(tǒng)的開發(fā)商和集成商不僅要仔細(xì)檢查機(jī)器人制造商采取的結(jié)構(gòu)性防護(hù)措施是否符合標(biāo)準(zhǔn)，還要評(píng)估到可能殘余風(fēng)險(xiǎn)和危害。為此應(yīng)當(dāng)根據(jù) EN ISO 12100 對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)及其運(yùn)動(dòng)過程和預(yù)定協(xié)作區(qū)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，從中得出相應(yīng)安全措施——例如按照 ISO/TS 15066 選擇相應(yīng)的協(xié)作模式。
協(xié)作型機(jī)器人系統(tǒng)的安全運(yùn)行模式
依據(jù)以上技術(shù)規(guī)范，可分為四種協(xié)作運(yùn)行模式。“安全相關(guān)監(jiān)控停止”模式使機(jī)器人停止與人互動(dòng)；在“手動(dòng)操控”模式中，通過在適當(dāng)減速的情況下有意識(shí)地手動(dòng)操控機(jī)器人確保安全的 HRC。在第三種協(xié)作模式“速度與力量限制”中，通過例如安全控制器的限制功能將機(jī)器人的功耗、力量和速度，不管是機(jī)器人和操作人員之間有意或無意的身體接觸，速度機(jī)器人達(dá)到所需的安全生物力學(xué)負(fù)荷能力在其中工作有沒有危險(xiǎn)或受傷都可以預(yù)料的。“速度與距離監(jiān)控”協(xié)作模式完全符合工業(yè) 4.0 和智慧工廠中生產(chǎn)流程的高度靈活工作場(chǎng)景的需要。基于對(duì)機(jī)器人速度和行進(jìn)路線的監(jiān)控并根據(jù)受保護(hù)協(xié)作區(qū)內(nèi)操作人員的工作速度進(jìn)行調(diào)整。在該模式中，安全保護(hù)距離一直受到監(jiān)控并在必要時(shí)使機(jī)器人減速、停止或更改其行進(jìn)路線。若操作人員與機(jī)器間的距離超過最小距離時(shí)，則機(jī)器人系統(tǒng)可以通常速度和行進(jìn)路線自動(dòng)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。從而立即恢復(fù)機(jī)器人的生產(chǎn)效率。
HRC 的功能安全：一站式提供專業(yè)知識(shí)、產(chǎn)品組合和方案實(shí)施
在人機(jī)協(xié)作（HRC）應(yīng)用不同類型的ISO / TS 15066的合作，速度和距離監(jiān)控在未來具有非常大的市場(chǎng)潛力，也鑒于之前占據(jù)主導(dǎo)地位的共存型與合作型互動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景，顯然安全傳感器與控制器技術(shù)正面臨實(shí)現(xiàn)無障礙 人機(jī)協(xié)作的新挑戰(zhàn)。未來的應(yīng)用的人機(jī)協(xié)作性要求越高，對(duì)共用工作區(qū)安全性的要求就越高。作為傳感器，控制和功能安全系統(tǒng)解決方案的制造商和通過整體提供安全系統(tǒng)解決方案以及從風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和安全理念全面的安全服務(wù)供應(yīng)商，SICK 在安全型機(jī)器人應(yīng)用的設(shè)計(jì)上擁有豐富的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。人機(jī)協(xié)作應(yīng)用 在所有人機(jī)互動(dòng)應(yīng)用中僅占SICK很小一部分。SICK 為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人應(yīng)用功能安全持續(xù)開發(fā)并實(shí)現(xiàn)的創(chuàng)新型解決方案，始終致力于：建立全新的安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提供整體性安全解決方案守護(hù)著人類與自然的和諧，讓您與設(shè)備和機(jī)器人之間實(shí)現(xiàn)更安全，更高效，更智能的工作！
