在最近的50年，工業(yè)機(jī)器人在全球制造業(yè)應(yīng)用越來越廣泛。技術(shù)一直在進(jìn)化，適應(yīng)用戶的需要。這么多年，人們一直在研究使用機(jī)器人的安全問題。當(dāng)然，意外會發(fā)生，風(fēng)險評估變得至關(guān)重要。與此同時，安全標(biāo)準(zhǔn)和安全部件一直在進(jìn)步。所以，我們目前在什么樣的階段呢？
當(dāng)?shù)谝慌鷻C(jī)器人進(jìn)入制造工廠時，行業(yè)研究了某些機(jī)器人和它們周圍的設(shè)備可能對人類工人造成的危險。我們一直在從整體來看自動化。我們問自己這樣的問題：
這個機(jī)器人動起來有多快？
這個機(jī)器人能跑多遠(yuǎn)？
機(jī)器人的操作過程危險性如何？
如何預(yù)防那些強(qiáng)力和快速的機(jī)器人撞到人類？
這些問題讓用戶可以進(jìn)行風(fēng)險評估；識別安全特性，增加到機(jī)器人中，當(dāng)機(jī)器人運行時保護(hù)人類工作者。常規(guī)的措施會包括將機(jī)器人鎖在安全防護(hù)欄內(nèi)，預(yù)防機(jī)器人和人類之間的接觸。這個過程對于進(jìn)行風(fēng)險評估的人來說已經(jīng)很普遍。這種思維很流行，幾乎是自動的。我們今天給機(jī)器人進(jìn)行風(fēng)險評估時還是在用這些想法。貌似我們的思維方式就是這樣設(shè)定的，這貌似也是最佳的實施方式。
然后，機(jī)器人進(jìn)化了，我們也該利用機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步，適應(yīng)變化。不管你是否愿意相信，協(xié)同機(jī)器人已經(jīng)在市面上越來越普遍，我們必須改變我們的思維方式。我們過去在發(fā)現(xiàn)機(jī)器人的新應(yīng)用方面非常具有創(chuàng)造性，現(xiàn)在我們進(jìn)行風(fēng)險評估的方式也可以更加創(chuàng)造性一點。我最近參加了一個關(guān)于協(xié)同機(jī)器人的會議，由合作伙伴Advanced Motionand Controls公司12月在蒙特利爾組織，這次會議改變了我對風(fēng)險評估過程的想法。就像Universal Robots公司用戶談到他們在不同工廠進(jìn)行的應(yīng)用和風(fēng)險評估，有兩項引述讓我印象深刻。
1、協(xié)同機(jī)器人的風(fēng)險評估不是基于“量”，而是基于“流程順序”。
2、對合作型流程的風(fēng)險評估，不是固定死板的，而是隨著時間進(jìn)化的過程。
讓我闡述一下這兩項，解釋一它們?yōu)槭裁锤淖兞宋覍︼L(fēng)險評估的觀點。
要說合協(xié)同機(jī)器人的風(fēng)險評估是基于順序的，而不是量，意味著你改以不同的視角審視風(fēng)險評估。你應(yīng)該把各個方面拆開，一個個分析，而不是只顧大局，從整體上評估風(fēng)險然后在每一個部分都執(zhí)行。
我們來考慮以下的例子。你有一個機(jī)器人，用來把部件裝載到工作臺上，讓人類去組裝。一旦組裝完成，機(jī)器人拿起組裝好的部件，把它放在傳送帶上。
我們對付傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的思維方式是這樣的：
我有個跑得很快的機(jī)器人，可能會打傷人類。如果這種事情發(fā)生了，人類員工可能會受重傷。我需要在所有時間、所有地方防止人類和機(jī)器人有所接觸。所以我一下子就想到了籠子、欄桿或者安全光幕。
機(jī)器人區(qū)域中，有兩個組裝區(qū)域需要人類和機(jī)器人都參與工作，但不一定是同時參與。這對于工業(yè)機(jī)器人來說是一個復(fù)雜部件。我可以用一個區(qū)域掃描，監(jiān)控人類員工的位置，當(dāng)人類進(jìn)入某個特定區(qū)域時不讓機(jī)器人進(jìn)入。可能要掌控所有情況部件復(fù)雜，因為人類和機(jī)器人在一天中會有很多合作，所以在編程中，你需要考慮的不同情況非常多。
另外，你還需要一些物理或安全分隔，放置在機(jī)器人與人類合作的區(qū)域，和機(jī)器人可以高速運作的區(qū)域之間。類似安全光幕，或者感應(yīng)門。你還需要在兩個組裝區(qū)域間安裝護(hù)欄，如果你希望機(jī)器人可以進(jìn)入一個區(qū)域而工人在附近區(qū)域工作。因為你不希望操作員得走5-10步才到附近的組裝區(qū)域，你希望他們可以非常靠近。
另一個可能的解決辦法是，讓組織桌安裝在一個轉(zhuǎn)動裝置上，可以把兩個裝置區(qū)域來回轉(zhuǎn)動，一面在機(jī)器人區(qū)域，一面在人類工人的區(qū)域。如果我們選擇這種方式，我們需要一個在轉(zhuǎn)動過程中沒有可能受傷的夾點的設(shè)計，我們需要考慮如果有東西卡住了該以什么事故順序應(yīng)對。因此可見，我們可以有很多不同的選項，損失時間決定哪一個選項最安全、最節(jié)省成本。
現(xiàn)在，有了協(xié)同機(jī)器人，設(shè)計用于與人類一起工作，基于順序?qū)用孢M(jìn)行分析，而不是基于整個機(jī)器人，我們會以以下的方式操作：
機(jī)器人在挑揀部件，放置到區(qū)域1。在這個順序中，機(jī)器人可以在任何時候與人類工人合作。因此在這部分機(jī)器人速度應(yīng)該放緩，協(xié)同機(jī)器人中限制力量的功能在這時候應(yīng)該啟用，防止機(jī)器人意外撞擊到工人造成傷害。為了研究機(jī)器人運動的安全速度，我可以用ISO15066中的方程式，新版ISO15066技術(shù)參數(shù)最近在強(qiáng)調(diào)這個話題。因此確定這些值更加簡單了。
此時，你可能會說，當(dāng)人類不在合作區(qū)域時，機(jī)器人應(yīng)該運行得越快越好，減少循環(huán)時間。并不是這樣的，來看看工人在機(jī)器人到來之前進(jìn)行組裝并把它拿起的循環(huán)時間。這會設(shè)定你機(jī)器人運動的循環(huán)時間。很可能你會有兩個選項。
第一選項是全程都以安全速度運行機(jī)器人，因此沒必要增加更多的安全特性了。
第二選項是你需要在過程的某些時間加快機(jī)器人的速度，來減少整體循環(huán)時間。這種情況下，最佳解決辦法是增加一個區(qū)域掃描或者光幕，可以監(jiān)測到“快速操作區(qū)域”內(nèi)是否有工人。同樣的，協(xié)同機(jī)器人相比于工業(yè)機(jī)器人，當(dāng)有人進(jìn)入機(jī)器人區(qū)域的時候沒必要停止機(jī)器人。你只要將機(jī)器人設(shè)置到通過ISO15066技術(shù)參數(shù)計算出來的最大速度就行了。
另一個基于順序安全分析的例子是，當(dāng)機(jī)器人需要在任務(wù)中運送一個尖銳的物件。傳統(tǒng)的思維方式是，因為物件很尖，機(jī)器人很可能會嚴(yán)重傷害到工人。但是我們來更仔細(xì)地分析一下：
機(jī)器人會在A點拿起尖銳物件，運送到B點。假設(shè)在其他步驟，機(jī)器人都沒有拿著這個物件。那么問題就應(yīng)該是：我如何在從A點到B點，沿某個固定方向或路徑運送，讓尖銳的邊緣朝向運動的內(nèi)側(cè)，從而避免人被捅到或切到的危險。
另外，降低運動速度是另一個可能的解決辦法。你可以只考慮和分析有潛在危險的部分，而不是想辦法在所有地方都預(yù)防傷害。當(dāng)然，用密碼鎖定這些軟件很重要，防止風(fēng)險評估被變更。每當(dāng)機(jī)器人軟件更改，你都需要審視自己的風(fēng)險評估，確認(rèn)變更不影響安全。所以，這是一個不斷變化的風(fēng)險評估過程。
顯而易見，協(xié)同機(jī)器人最初在負(fù)責(zé)工作安全的人看來，可能是一個噩夢，尤其是如果他們認(rèn)為機(jī)器人的風(fēng)險評估是很復(fù)雜的。但是將風(fēng)險評估分解到不同的順序步驟，知道順序不是死板的，讓整個過程變得可以管理。這也讓管理層和工人相信這些機(jī)器人的安全性。改變你的思維模式，記住評估過程隨著情況變化可能會改變，這一定會讓更多的人去嘗試協(xié)同機(jī)器人。
另外，不用忘了，對于力受限的協(xié)同機(jī)器人進(jìn)行風(fēng)險評估時，例如UniversalRobots，如果機(jī)器人調(diào)試到合理的力量和速度，潛在傷害的嚴(yán)重程度可以降低。使用協(xié)同機(jī)器人應(yīng)該可以幫助你讓自動化任務(wù)實現(xiàn)理想的性能等級(PLR)。
