安全的人机协作方案 让工业机器人做到人畜无害

     近50年来，全球制造业迎来一波机器换人的改革，工业机器人在制造业中的应用越来越广。甚至可以说，机器人的使用率已经成为恒联一个国家制造业水平的重要标志之一。当人与机器人一同出现在加工车间里的时候，如何实现安全高效的人机协作就成为了一个重要课题，尤其是安全性更是重中之重。下面，我们就来看一下，那些设计可以有效保障人际协调的安全控制。

    方案一：区域监控——激光距离传感器加安全光幕

    俗话说，距离产生美，同样的，具体也能产生安全。如果不得不面对一个安全隐患，那么保持安全距离就成为了一种有效的安全保障措施。因此，在大部分情况下，人类与机器人协同工作时，都要保持一个有效的安全距离。

    这个安全距离的界限是通过一套激光距离传感器和光幕来实现的。这些设备可以对机器人工作区域进行监控，一旦监测到有工人出现在该区域内，就会立即通过控制器，控制机器人手臂实现减速或停止，并对区域内人员发出警告。

    方案二：轻量型设计方案——机器人本体轻量化

    有些情况下，工人不可避免地会进入机器人的工作范围，这时候就难以绝对地避免人机接触。那么，可以通过减小接触作用力，使其降低到足以造成伤害的范围以下，这也不失为一种有效的安全保障措施。

    因此，有些机器人采取了轻量化设计，这种设计可以通过减轻机器人的机身重量，从而降低其对人体的冲击，确保人机协作的安全。这类机器人在工作时，不需要任何防护设施，可以将工作范围扩展到全新的领域，因而获得了更多经济效益并且达到最高效率。

    方案三：“本质安全”方案——弹性驱动系统

    2012年9月，一款机器人的问世刷新了人们对于安全控制的理解范围，它既没有划出安全区域范围，也没有进行轻量化设计，而是用一种全新的方式实现了安全控制。这种方式称为弹性驱动系统。

    弹性驱动系统是以串联弹性驱动器为核心，包括一台电机、一个齿轮箱和一个弹簧。它的工作方式是通过力学传感器测量弹簧的压缩量，并以此为依据，控制力的输出。与传统的刚醒驱动系统不同，工人与弹性驱动系统控制的机器人手臂发生碰撞，就如同与一根弹簧发生碰撞一样，不会造成很大的伤害。这种系统可以在不减轻机器人重量的前提之下，大大降低机器人手臂与人碰撞的作用力，因此号称“本质安全”。

    方案四：力受限方案——运动控制系统

    让机器人知道该使用多大的力来执行操作，知道何时发生了意外的碰撞。听起来是不是有点悬？实际上，这种控制方式已经实现，借助运动控制系统。

    这是一种更加智能化的控制技术，通俗地讲就是通过调试，给机器人知设定做每一个动作所需的合理的力和速度范围。一旦借助传感器，发现力增大，机器人能够意识到发生了意外的碰撞。这时就机器人运动控制器可以自动停机，避免对人员造成伤害。

    以上就是工业机器人人机协作安全问题的几个典型解决方案，有时候，这些方案可以独当一面，有时候又需要不同方案协作发挥作用。未来，随着人工智能技术的进一步发展，未来工业机器人也将具有更加智能的安全防护功能，从而在高效生产过程中保障工人安全。