人機協(xié)作 (HRC) 描繪了人與自動化機器共享同一工作區(qū)并在其中同時工作的場景。在工業(yè) 4.0 的推動下，該合作模型保證了高度靈活的工作流程、極高的系統(tǒng)可用性與生產(chǎn)力及經(jīng)濟效益。SICK為 HRC（協(xié)作機器人）提供了特定的安全應(yīng)用解決方案。
工作流程靈活化是工業(yè) 4.0 的一大主題。在極端情況下，該主題延伸至在大批量工業(yè)生產(chǎn)條件生產(chǎn)相同規(guī)格的產(chǎn)品，在產(chǎn)品和生產(chǎn)流程通過現(xiàn)代信息與通信技術(shù)相融合的“智慧工廠”(smart factory)，一方面采用智能化和自主化的機器。另一方面工業(yè)生產(chǎn)中的人機互動的頻率有所增加——人的能力與機器人的能力相結(jié)合，可形成工作循環(huán)更佳、質(zhì)量更好并且成本效率更高的生產(chǎn)解決方案。同時，與人互動的自主式機器人需要有效支持生產(chǎn)流程靈活化的新型安全理念。
人機互動：空間與時間的問題
人與機器的互動并非伴隨工業(yè) 4.0 才成為工業(yè)自動化的重點。此前占比約 90%的人機非接觸式應(yīng)用兩大互動場景為：共存與合作。時間和空間上的隔離是傳統(tǒng)的停止方式。人與機器在互動過程中同時居于相鄰區(qū)域的工作交互區(qū)域，單個機器安裝工作站便是一個典型的應(yīng)用案例。人與機器同時在相鄰工作區(qū)內(nèi)工作，通道部分由例如安全光幕 deTec4 Prime 進行監(jiān)控。若人與機器在互動過程中共享同一工作區(qū)，但在不同時間點于其中工作，則滿足人機合作的條件。當(dāng)工作人員進入裝配機器人的中轉(zhuǎn)站內(nèi)，工人放入工件時——具有多個同步保護區(qū)域的安全激光掃描器 S3000 若檢測到該工人，將確保機器人減速或在安全監(jiān)控下停止運動。
在工業(yè) 4.0 的框架下，第三種互動形式越來越引人關(guān)注：人與機器人協(xié)作。在這種情況下，二者于相同時間內(nèi)共享同一工作區(qū)。一個相關(guān)示例是帶有機器人的移動式平臺，機器人從傳送帶或托盤上夾取零件，并在運輸至工位后將其遞給那里的工人。在這樣的協(xié)作型場景中，傳統(tǒng)的共存型或合作型安全檢測解決方案無法再滿足需要——如今必須根據(jù)實際危險程度來監(jiān)控和限制機器人的力量、速度和行進路線，并在必要時使其停止。因此，人與機器人之間的距離成為極其重要的安全相關(guān)參數(shù)。
始終從風(fēng)險評估開始——即使在面對“協(xié)作機器人”時
不同的人機協(xié)作工作站硬件或軟件參數(shù)設(shè)置都是不同的，即使所使用的機器人是專門為人互動而開發(fā)，也需要單獨評估 HRC 應(yīng)用的風(fēng)險——這樣的“協(xié)作機器人”從基本設(shè)計上便呈現(xiàn)諸多固有安全的結(jié)構(gòu)特點。同時，協(xié)作空間范圍也有基本的要求，例如與相鄰的工作區(qū)域、存在擠傷或夾傷危險的可進入?yún)^(qū)域需要保持的最小距離。IEC 61508、IEC 62061 和 ISO 13849-1/-2 等通用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成 HRC 應(yīng)用功能安全的規(guī)范性依據(jù)。此外，還應(yīng)考慮到涉及工業(yè)機器人安全的 ISO 10218-1/-2 和有關(guān)協(xié)作型機器人的 ISO TS 15066。機器人系統(tǒng)的開發(fā)商和集成商不僅要仔細檢查機器人制造商采取的結(jié)構(gòu)性防護措施是否符合標(biāo)準(zhǔn)，還要評估到可能殘余風(fēng)險和危害。為此應(yīng)當(dāng)根據(jù) EN ISO 12100 對機器人系統(tǒng)及其運動過程和預(yù)定協(xié)作區(qū)進行風(fēng)險評估，從中得出相應(yīng)安全措施——例如按照 ISO/TS 15066 選擇相應(yīng)的協(xié)作模式。
協(xié)作型機器人系統(tǒng)的安全運行模式
依據(jù)以上技術(shù)規(guī)范，可分為四種協(xié)作運行模式?！鞍踩嚓P(guān)監(jiān)控停止”模式使機器人停止與人互動；在“手動操控”模式中，通過在適當(dāng)減速的情況下有意識地手動操控機器人確保安全的 HRC。在第三種協(xié)作模式“速度與力量限制”中，通過例如安全控制器的限制功能將機器人的功耗、力量和速度，不管是機器人和操作人員之間有意或無意的身體接觸，速度機器人達到所需的安全生物力學(xué)負荷能力在其中工作有沒有危險或受傷都可以預(yù)料的。“速度與距離監(jiān)控”協(xié)作模式完全符合工業(yè) 4.0 和智慧工廠中生產(chǎn)流程的高度靈活工作場景的需要?；趯C器人速度和行進路線的監(jiān)控并根據(jù)受保護協(xié)作區(qū)內(nèi)操作人員的工作速度進行調(diào)整。在該模式中，安全保護距離一直受到監(jiān)控并在必要時使機器人減速、停止或更改其行進路線。若操作人員與機器間的距離超過最小距離時，則機器人系統(tǒng)可以通常速度和行進路線自動繼續(xù)運動。從而立即恢復(fù)機器人的生產(chǎn)效率。
HRC 的功能安全：一站式提供專業(yè)知識、產(chǎn)品組合和方案實施
在人機協(xié)作（HRC）應(yīng)用不同類型的ISO / TS 15066的合作，速度和距離監(jiān)控在未來具有非常大的市場潛力，也鑒于之前占據(jù)主導(dǎo)地位的共存型與合作型互動應(yīng)用場景，顯然安全傳感器與控制器技術(shù)正面臨實現(xiàn)無障礙 人機協(xié)作的新挑戰(zhàn)。未來的應(yīng)用的人機協(xié)作性要求越高，對共用工作區(qū)安全性的要求就越高。作為傳感器，控制和功能安全系統(tǒng)解決方案的制造商和通過整體提供安全系統(tǒng)解決方案以及從風(fēng)險評估和安全理念全面的安全服務(wù)供應(yīng)商，SICK 在安全型機器人應(yīng)用的設(shè)計上擁有豐富的專業(yè)知識和經(jīng)驗。人機協(xié)作應(yīng)用 在所有人機互動應(yīng)用中僅占SICK很小一部分。SICK 為實現(xiàn)機器人應(yīng)用功能安全持續(xù)開發(fā)并實現(xiàn)的創(chuàng)新型解決方案，始終致力于：建立全新的安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提供整體性安全解決方案守護著人類與自然的和諧，讓您與設(shè)備和機器人之間實現(xiàn)更安全，更高效，更智能的工作！
