近幾年來，協(xié)作機器人憑借簡單易用，安全協(xié)作，在工業(yè)市場上大受歡迎，人機協(xié)作應用的安全性也備受關注。

然而，在很長的一段時間里，機器人的相關標準里對于機器人與人之間如何安全交互并沒有明確的表述，導致很多用戶對協(xié)作機器人安全的定義仍然停留在非常簡單的認知，認為協(xié)作機器人撞到人能停下來就是安全的。直到2016年，ISO/TS 15066標準的推出，機器人行業(yè)才第一次有了自己的“碰撞標準”。它的核心理念是：機器人與人發(fā)生碰撞時，保證人體產生的疼痛感低于能夠承受的疼痛閾值。

HRC的四種人機協(xié)作方式

ISO/TS 15066中的定義了人機協(xié)作的四種方式，分別是：

●安全監(jiān)控靜止

●手持式引導

●速度和距離監(jiān)控

●功率和力的限制

今天咱們來聊聊協(xié)作程度最高的第四種方式Power and force limiting （即功率和力限制），對于具備這一特性的協(xié)作機器人來講，究竟把功率和力的大小限制到何等程度才算是安全呢？

ISO/TS 15066里的“身體模型”

人體各部位所能承受的疼痛閾值是不同的，需要分區(qū)域對待，所以首先需要建立一個身體模型。ISO/TS 15066里用到的身體模型比較簡單，把人體劃分為29個部位：

身體模型中29個部位在準靜態(tài)和瞬態(tài)接觸兩種情況下所對應壓強和力的疼痛閾值見下表：

這么多數(shù)據(jù)看起來有沒有一種很頭疼的感覺？如果看懂了其中的門道，表格的內容其實很簡單，也就是分別列出了人體各部位在準靜態(tài)接觸和瞬態(tài)接觸兩種情況下所能允許的壓強和壓力。

以胸部區(qū)域（Chest）為例（見上表紅色圈出的部分），在準靜態(tài)接觸時，胸骨和胸肌所能允許的最大壓強分別為120N/cm2和170N/cm2，最大壓力為140N；而在瞬態(tài)接觸時，最多可以達到以上數(shù)值的2倍。

準靜態(tài)接觸VS瞬時接觸

準靜態(tài)接觸：在操作員及機器人系統(tǒng)之間的接觸，操作員的身體部位可在機器人系統(tǒng)移動部件及另一個機器人單元的固定或移動部件之間被夾住。

瞬時接觸：在操作員及機器人系統(tǒng)之間的接觸，操作員的身體部位不會被夾住，并可從機器人系統(tǒng)移動部分退回或縮回

ISO/TS 15066中對于人與協(xié)作機器人發(fā)生碰撞時的力與壓強做出了詳細定義，為驗證協(xié)作機器人在應用中是否真正安全提供了量化的標準。那么在人機協(xié)作的實際應用中，如何正確測量碰撞產生的力和壓強呢？

皮爾磁推薦您采用——“人機協(xié)作應用的碰撞測試”

說到“碰撞測試”，大家比較熟悉的應該是汽車的碰撞測試。一般消費者在購買新車評估其安全性時，除了參考汽車廠家宣傳的參數(shù)配置外，第三方獨立檢測機構的碰撞測試結果，也越來越受到重視。碰撞測試可以模擬出司機及乘客在汽車發(fā)生不同碰撞時受到的傷害程度。相比官方的汽車配置數(shù)據(jù)，第三方的碰撞測試報告結果往往更具說服力，也更容易獲得消費者的認可。

“人機協(xié)作應用的碰撞測試”是專門針對人機協(xié)作的碰撞測試，通過專業(yè)的碰撞測試設備，對人機協(xié)作應用時的碰撞極限值進行驗證，并記錄會導致發(fā)生潛在碰撞的力和壓強。

對于人機協(xié)作的應用，安全性是必須關注的重點。除了這期的“力和壓強篇”，皮爾磁后續(xù)還計劃推出一篇介紹影響協(xié)作機器人應用安全的幾大因素的內容，希望這兩期關于ISO/TS 15066的內容，幫助大家快速理解和掌握標準的要點，讓協(xié)作機器人成為“真正安全”的協(xié)作伙伴。