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让机器人更安全:藏在背后的知识(图)

  喜欢机器人同学想必对阿西莫夫的机器人三大定律耳熟于心:

  机器人不得伤害人类,或坐视人类受到伤害;

  除非违背第一法则,机器人必须服从人类的命令;

  在不违背第一及第二法则下,机器人必须保护自己;

  先不去讨论这三大定律是否完备,只认真思考这三句话背后的意义,我们会发现实际上三大定律最重要的目的只有两个字:安全。

  如果把三大定律概括成一句话,那应该是:在保证人类和机器人安全的情况下,完成人类指定的任务。

  技术的发展使得人们可以制造越来越精密、先进的机器人,但新机器人尤其是民用机器人更多考虑其功能性,而对安全性考虑较少,这一现象在国内尤其严重。众多移动式的所谓“服务机器人”中,有多少完成了或者至少考虑过进行安全认证?

  除去缺乏安全认证的意识外,人们还常常把可靠等同于安全,但可靠≠安全。IEC61508中规定了系统安全的生命周期,在整个周期中安全问题始终是与系统功能分开独立考虑的,以避免功能可靠性最终会产生安全的假设,安全性必须要被证明(Proved)!

  在整个机器人行业中,除去军用及某些特种机器人,只有工业机器人的安全规范相对健全,因此,这一系列文章将以从工业机器人(机械臂)的角度来对机器人的安全功能进行介绍,以下以机器人代替工业机器人/机械臂。

  由于水平所限,文中不足或错误之处欢迎。

  机器人行业主要涉及的规范

  IECEN61508《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全》(Functional Safety of Electrical/Electronic/Programmable Electronic Safety-related Systems (E/E/PE, or E/E/PES);该标准是工业安全领域的通用标准,既可以用作编写细分领域安全标准的基础,也可以在没有专用安全标准的领域中直接应用。

  IEC60204-1《机械安全机器电气设备第1部分一般要求》(Safety of machinery – Electrical equipment of machines –Part 1: General requirements),停止类别1/2/3即出在该标准;

  EN954-1安全类别CategoryB,1,2,3,4的概念出自该标准,已经于2011年12月31日废止;

  ENISO13849-1《机械安全-控制系统安全相关部分-第一部分:设计总规则》(Safetyofmachinery--Safety-relatedpartsofcontrolsystems--Part1:Generalprinciplesfordesign),用于替代EN954-1;

  IEC61800-5-2《Adjustable speed electrical power drive systems - Part 5-2: Safety requirements - Functional》,对应国标号为GB/T12668.5.2《可调速的电动设备标准.第5-2部分:功能安全要求》。该标准主要针对安全编码器、安全伺服驱动器(STO、SOS、SLS、SBC、SafetyStop1/2等功能)、伺服电机等系统提出了功能安全要求。

  ISO10218-1/2《Robots and robotic devices-Safety requirements for industrial robots》最新的机器人安全规范,分为1和2两部分:

  ISO10218-1介规定了机器人在设计和制造时应遵循的安全原则;

  ISO10218-2规定了在机器人的集成应用、安装、功能测试、编程、操作、维护以及维修时,对人身安全的防护原则。

  ISO-TS15066-2016《Robot and Robotic Devices - Collaborative Robots》,这是专门针对协作机器人编写的安全规范,同时也是ISO10218-1和ISO10218-2关于协作机器人操作内容的补充。随着商业级和消费级机器人的不断发展壮大,相关的标准也正在慢慢完善。对这个话题感兴趣的知友可以关注一下最新的个人护理机器人安全规范:

  ISO13482-2014《Robots and robotic devices -- Safety requirements for personal care robots》。

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