杨学志

德国莱茵TUV大中华区商用与工业产品服务高级项目工程师 | 从事数控设备、金属加工机械、印刷包装机械、工业机器人、焊接工作站，AGV 等领域的安全检测认证工作，并主导了多个AGV 项目。

中国电商和泛仓储行业仍在增长，物流机器人领域的融资纪录不断在刷新，未来新的风口即将到来。目前, 中国大概有一百多家仓储机器人生产企业，水平参差不齐。规范的行业标准是仓储机器人行业健康发展的重要一环，针对时下热点，我们梳理了当下最值得关注的六大安全问题。

一、何为仓储机器人？

当我们讨论仓储机器人时，被提及最多的是AGV。AGV指的是自动导引车(Automated guided vehicle），是仓储机器人系统AGVS（Automated guided vehicle systems）的一个组成部分。仓储机器人系统AGVS包括基础设施，数据传输设备，用于定位和确定位置的设备，导引控制系统和若干台自动导引车AGV等设备，是一种基于地面的物料处理系统，其主要任务是物料运输，而非人员。

仓储机器人根据是否由操作者控制，分为操作者控制和自动控制两大类：操作者控制又可分为操作者直接控制和操作者遥控； 自动控制可分为预定路径和未预定路径两种。

我们目前讨论的主要是预定路径的AGV，它是一种由基于地面的物料搬运装置，由非接触式导引系统自动控制和导引。

主要由安全装置（急停按纽、激光雷达、安全PLC、安全速度模块），控制装置、负载搬运装置、驱动装置，电池和电机等组成。

图片说明：AGV外观介绍

控制方面，包括功能控制（如指令解析、无线通信、导航数据处理、图像处理等）、动力控制（如电源、充电控制等）、安全控制（如障碍物检测、速度和转向控制等）。

图片说明：AGV内部构成

二、 欧洲安全要求

AGV适用的指令主要有：机械指令、电磁兼容、无线指令。如果用于防爆场合，还应符合防爆指令。

AGV适用的欧洲标准主要有EN 1175-1和EN 1525，其安全要求可分为机械、电气和控制三部分：

1. 机械安全要求，包括负载搬运装置设计要求，稳定性要求，机械制动安全要求等；

2. 电气安全要求，包括充电系统，如电池、电池连接器、充电桩，电机，接触器，导线，电气保护，试验等。

3. 控制安全要求，包括安全装置要求（如紧急停止、警告装置、人员检测装置等），控制安全要求（如充电控制、搬运控制、转向控制、速度控制、行驶控制等），以及低电压，参数错误，机壳故障等。

三、 六大安全问题

TUV莱茵在为国内AGV进行产品认证过程中发现，不少企业由于对法规的认识不足，所设计的产品没有满足欧洲的安全要求，从而无法成功出口海外。这些问题主要发生在以下这六大安全要求中：

1. 机械制动系统

1.1 安全要求：

a) AGV应安装机械制动系统。

b) 功能要求：第一采用断电制动；第二是电源中断、故障时工作；第三是小车失去速度或转向时工作；

c) 制动要求：

♣ 制动装置要保证AGV及其允许的最大负载，能够保持在制造商规定的工作坡度上，即不溜车。

♣ 考虑到负载、速度、摩擦、坡度和磨损的情况，制动系统在激光雷达的检测范围能够停止AGV。

♣ 当车辆处于手动模式时，制动器应符合ISO 6292的要求。

1.2 存在问题：

国内的AGV普遍没有机械制动系统，多数采用电子刹车，个别甚至没有制动系统，更谈不上满足动作要求和制动要求了！

2. 稳定性

2.1 安全要求：

a) 负载搬运装置:

♣ 应设计成在任何操作模式下，包括紧急停止和装卸，负载不能从制造商确定的位置移动。

♣ 如果提升高度超过1,8米，应通过试验验证；

♣ 如果提升高度不超过1.8米，可以通过计算验证。

b) 稳定性要求：在所有操作位置，在负载搬运和行驶过程（包括紧急停止）中，应确保AGV的稳定性。

c) 控制系统安全相关部分：如果用于负载搬运，速度控制和转向控制的控制系统故障，可能导致稳定性丧失，这些控制系统的安全相关部分应符合ISO 13849-1:2015: Cat.2。

2.2 存在问题：

目前，大部分搬运装置主要是依靠摩擦力来保持货架与AGV的相对位置关系，紧急情况下，一旦拍下急停按钮，货架很有可能会倾倒或者失稳。

大部分AGV上，未安装安全PLC或安全继电器，未考虑控制系统安全相关部分的性能等级要求，更谈不上符合了。

3. 充电系统

3.1 安全要求：

a) 充电连接:

a. 应能防止意外触及AGV和充电桩上充电连接；

b. 自动充电系统，应设计为

♣ 只有AGV连接到充电系统时，才能启动充电连接；

♣ 当车辆从充电系统离开时，应关闭充电连接；

♣ 充电系统安全部分，应符合ISO 13849-1:2015: Cat.1；

b) 电池：

♣ 铅酸和碱性（镍镉或镍铁）型电池，应符合EN 1175-1 5.1的要求。

♣ 对于其他类型的电池，需要满足相应标准要求

c) 电池连接器：应符合EN 1175-1附录A的相关要求

3.3 存在问题：

a) 多数AGV充电连接器的设计，未考虑EN 1175-1附录A的相关要求，设计较简单，存在意外触电的风险。

b) 多数AGV的电池是定制的，但定制时并未考虑相应安全标准，未通过相应安全认证，存在重大安全隐患。

c) 自动充电系统，不能有效判断来充电的是不是AGV，是哪个规格的AGV，充电连接的安全逻辑，有待梳理。

d) 充电系统安全部分，不能符合ISO 13849-1:2015: Cat.1。

4. 人员检测装置

4.1 安全要求：

a) 每个行驶方向上，应至少能检测AGV或货物的整个宽度;

b) 它们应产生一个信号，在AGV的刚性部件/货物与人接触之前，使AGV能够被制动系统停止。

c) 他们应尽可能靠近地面检测人员，至少可以检测以下试件：

♣ 直径200mm，长度600mm，与AGV路径与卡车的路径成直角，且位于行驶路径上任何位置。

♣ 直径70毫米，高度400毫米的试件，垂直放置，在AGV路径内。

d) 触发人员检测装置（如缓冲器），应不会对人员造成伤害。此外，还应满足:

♣ 直径200mm，长度600mm：该试件的触发力不得超过750 N；

♣ 直径70毫米，高度400毫米：该试件的触发力不得超过250 N；当缓冲器被从最大速度和负载下，压缩到停止位置时的力不得超过400N。

e) 控制系统安全相关部分：人员检测装置的安全相关部件应符合ISO 13849-1:2015: Cat.3;

4.2 存在问题：

♣ 存在检测盲区，不能覆盖AGV或货架的整个宽度；

♣ AGV和货物可能与人发生接触，甚至挤压或撞击；

♣ 控制系统安全相关部分达不到ISO 13849-1:2015: Cat.3的要求；

5. 紧急停止

5.1 安全要求：

a) 急停装置：

♣ 紧急停止装置的执行器应易于从AGV的两端和两侧看到，可识别和接近。在AGV在端部承载负载的情况下，仅需要从另一端接近急停装置；

♣ 急停器件的按钮应为红色，周围衬托色应为黄色；
b) 急停功能：

♣ 应提供符合EN 13850标准的0类（断电）紧急停止装置；

♣ 切断所有运动部件的危险电源；

♣ 它应该能够通过下列方法之一，中断正常的最大电流（包括电动机起动电流）

− 96V以下（含96V），可使用附录A Range1中定义的电池连接器；高于96V电池连接器不得用于紧急断开；

− 手动隔离器件，至少断开一极；

− 手动操作的控制开关，切断电源接触器线圈的电源；同时切断开关电源电路（例如逆变器或单独电机的控制器）；

c) 控制系统安全相关部分：急停装置的安全相关部件应符合ISO 13849-1:2015: Cat.3;

5.2 存在问题：

♣ 急停装置安装位置不合理，从两端和两侧不易触及

♣ 缺少急停按钮衬托色

♣ 急停功能不符合标准要求，未采用0类停机，未切断所有运动部件的危险电源

♣ 控制系统安全相关部分达不到ISO 13849-1:2015: Cat.3的要求；

6. 控制系统安全相关部分

表1 控制系统安全相关部分类别

表1 列出了各个安全功能控制系统安全相关部分需要满足的类别要求，如急停装置应符合ISO 13849-1:2015: Cat.3的要求。

目前，国内AGV上存在的最大问题是，未考虑控制系统安全相关部分相应的安全要求，将普通控制功能和安全控制功能混为一谈，远远达不到标准要求。

如需了解更多相关AVG的设计要求，敬请预约TUV莱茵的商用与工业产品服务专家。