协作机器人厂家如何解决人机协作安全问题？

随着制造业向柔性化、智能化升级，协作机器人正逐步走向与人类近距离甚至直接协同作业的生产场景。相比传统工业机器人，协作机器人最大的特点是“与人共域”，但也正因如此，人机协作安全问题成为厂家必须优先解决的核心课题。

 

那么，协作机器人厂家是如何系统性解决人机协作安全问题的？本文将从设计理念、核心技术、测试验证与行业实践等多个维度进行解析。

 

一、从“防护隔离”到“安全协作”的理念转变

传统工业机器人主要依赖围栏、光栅等物理隔离方式保障安全，而协作机器人则强调：

本体安全

实时感知

主动防护

可控接触

这意味着安全不再是“外部附加”，而是融入机器人设计、控制与算法体系中的系统工程。

 

二、结构与本体层面的安全设计

协作机器人厂家在机械与结构层面，通常从以下方面入手：

1、轻量化与圆角化设计

采用轻量材料，降低碰撞动能

关节、末端执行器进行圆角与缓冲设计

避免尖锐边缘和高刚性结构

 

2、低惯量驱动系统

减小关节惯量

提升停止响应速度

降低意外接触时对人体的冲击风险

这种“被动安全”是协作机器人的第一道防线。

 

三、力控与碰撞检测技术是安全核心
1、力矩与力传感器的应用

协作机器人通常在关节或末端集成高精度力矩传感器，用于：

实时监测外部作用力

判断是否发生异常接触

区分“正常操作力”与“危险碰撞力”

 

2、碰撞检测与快速停机机制

当检测到超限力或异常加速度时，系统可在毫秒级内：

自动减速

紧急停机

触发安全策略

这类主动防护机制是协作机器人区别于传统机器人的关键能力。

 

四、多层级安全控制策略的协同应用

优秀的协作机器人厂家通常构建多层安全控制体系：

速度与力限制模式（SLS / SFL）

安全监控区域设定

动态限速与路径重规划

急停与安全I/O接口

通过软件算法与硬件冗余的结合，确保即便单一模块失效，也不会导致系统失控。

 

五、视觉与感知系统提升主动避险能力

越来越多厂家开始引入：

3D视觉

激光雷达

深度摄像头

人体识别算法

用于实现：

人体位置实时识别

危险区域提前预警

动态调整机器人运动轨迹

这种“先感知、再决策、后执行”的机制，大幅提升了人机协作的安全冗余。

 

六、严格的安全测试与验证不可或缺

协作机器人的安全并非“设计完成即可”，而是必须通过系统化测试验证：

碰撞力与压力测试

异常工况模拟

长期稳定性与失效模式分析

符合ISO 10218、ISO/TS 15066等标准验证

专业的测试与验证体系，能够帮助厂家提前发现潜在风险，确保产品在真实应用场景中的可靠性与合规性。

 

七、应用级安全方案定制同样重要

不同应用场景，对安全的要求差异极大，例如：

装配协作

上下料

检测与测试

医疗或实验室应用

 

成熟的协作机器人厂家，往往会结合客户工艺流程，提供：

定制化安全参数

场景化风险评估

应用级测试与验证方案

真正做到“安全随场景而变”。

 

八、安全是协作机器人的底层竞争力

在人机协作时代，安全不只是合规要求，更是：

品牌可信度

市场准入门槛

长期应用稳定性的保障

 

协作机器人厂家只有在设计、控制、感知、测试与应用等多个层面同时发力，才能真正实现“人机协作而非人机对抗”。https://www.whirltone.com/