在人與機器人交互日益緊密的背景下,確保機器人的安全性至關重要,所以機器人安全解決方案的落實也愈發(fā)的重要。安全解決方案的落實不僅能夠保護人員的生命安全,還能提高生產效率和質量,降低企業(yè)的運營成本和風險。
機器人的安全解決方案通常結合了硬件和軟件的多種技術,以確保在與人類近距離工作時的安全性。廠商目前主要通過視覺、力覺、溫度、觸覺等各類傳感器以及急停電路和柔性外殼等硬件支持來實現(xiàn)各種安全解決方案,下面將列舉目前具有代表性的安全解決方案來進一步說明:
①力感知方案:通過電流環(huán)、關節(jié)力矩傳感器、安全皮膚對外部力覺進行感知,從而達成對“碰撞”的有效檢測。目前主流協(xié)作機器人廠商均采用電流環(huán)方案,部分廠商采用關節(jié)力矩傳感器方案,如 KUKA、FANUC、ABB、非夕(FLEXIV)、珞石(ROKAE)等,安全皮膚方案目前還在探索中。
②輕量化設計方案:通過本體材質優(yōu)化,減少自身重量,以輕量化設計配合傳感器技術實現(xiàn)功率和力的限制功能,從而保證產品的作業(yè)安全。采用了此類安全性方案的代表廠商有華沿機器人(HUAYAN)、節(jié)卡機器人(JAKA)、ABB、優(yōu)傲機器人(UR)等。
③電磁抱剎閘方案:電磁抱剎閘從接收到制動信號到完成制動的響應時間可控制在 50ms 以內,滿足碰撞檢測、急停按鈕觸發(fā)等緊急場景的快速制動需求。相較于傳統(tǒng)機械抱閘(響應時間約 100-200ms),能有效縮短機器人失控距離,降低對操作人員及周邊設備的沖擊風險。采用此方案的機器人在急停或斷電等狀況下,機器人姿態(tài)會立刻鎖死在原地,剎車距離實現(xiàn)零滑動。采用了此類安全性方案的代表廠商有華沿機器人(HUAYAN)等。
④雙讀頭編碼器解決方案:在協(xié)作機器人的精密控制場景中,單讀數(shù)頭編碼器易受機械振動、電磁干擾或器件老化影響, 導致位置反饋誤差甚至失效,直接影響機器人運動精度與安全性。雙讀數(shù)頭編碼器通過冗余設計與信號融合技術,可顯著提升位置檢測的可靠性與精度,尤其適用于醫(yī)療手術、精密裝配、微電子制造等對誤差敏感的場景。采用此種安全方案的代表性企業(yè)有華沿機器人(HUAYAN)等。
⑤雙重防碰撞安全檢測技術:采用雙 CPU 驅動雙鏈急停電路實現(xiàn)數(shù)據交換和結果檢查,在機器人周邊實現(xiàn)虛擬區(qū)域檢測和速度檢測等功能,使機器人在任何必要場景能夠自動預警、降速以及停止。 FANUC 的部分產品線主要采用此類方案。
其余廠商對于協(xié)作機器人的安全性技術也都各具特色,但基本都離不開硬件和軟件方案相結合的合理應用。
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