从工业到个人护理机器人,你朝夕相处的“伙伴”够安全吗?
苏哲弘
德国莱茵TÜV工业服务的升降设备及机械部门经理│在电梯、起重输送设备、机械测试和认证领域拥有20年以上的丰富经验,擅长升降设备、起重机、机械设备检查认证/ 拥有API 510、公共工程委员会品管人员证书。
和机器人一起肩并肩工作,下班后有机器人陪伴我们一起做饭,协助我们照顾年迈的父母,这样的场景已不专属于未来世界,如马云所说的,未来已来!
机器人销售额已持续四年强势增长,2016年更增长16%,达到294,312台,是四年来所创下的新高。欧洲仍是机器人第二大市场,2016~2017 年增长 12% 至56,000 台,已连续三年创下区域销售额的新纪录,尤其是德国(全世界第5大市场, 2011~2016 每年平均售出 20,000 台)、意大利(全世界第7大市场)及法国(销售额增加 39%)。很显然,对机器人企业来说,欧洲市场是兵家必争之地,德国莱茵TÜV在机械相关领域有丰富的测试认证经验 。
欧盟指令与机器人相关标准
机器人本身属于机械指令(2006/42/EC)界定的范围,须遵守机械指令下的机器人协调 标准,包含工业机器人及机器人系统(EN ISO 10218-1、EN ISO 10218-2)、个人护理机器人(EN ISO 13482)标准与还是草案标准的协作机器人(ISO/TS 15066)技术规范。由于机器人包含电气设备,因此也须符合电磁相容性指令(2014/30/EU);若在防爆环境中使用,则必须符合防爆指令(2014/34/EU)。这些指令在欧盟属于法规强制要求。
倘若某些产品还没有可遵循的协调标准时,可参考国家或者国际标准。若某些公司对产品有所要求、但无国际标准可依循时,德国莱茵TÜV会制定辅助性的测试标准,例如机器人电缆标准2PFG 2577或其他功能相关的测试标准。
欧盟指令与EN标准的关系
工业机器人与系统的安全要求
为了避免与减少安全问题,在设计机器设备时必须先进行风险识别与评估,进而通过设计或防护措施来降低操作上的危险性。EN ISO 10218-1规范工业机器人的基本安全设计、防护措施与使用资料的要求与准则,并提出关于消除或减少危害所需达到的要求。
机器人本身设计须具备安全性,如果在设计上面无法降低风险等级,就得进行安全防护。安全防护措施包括紧急和保护性的停止,在不同情况下通过手动或是自动的方式停止机器人的动作。倘若还有一些其他风险须列入考量的话,可利用警告标识或训练人员熟悉设备,以降低使用风险。
EN ISO 10218-2规范包含工业机器人系统与单元整合方面的安全要求,范围包含设计、制造、安装、运行、维护与报废,由于机器人与其他机器设备的运行特点有明显不同,因此在风险识别与评估上,须纳入以下考量点,例如机械在大操作空间中进行高能量运动、机器人的操作空间可能跟其他的机器设备工作区重叠,加上使用者随时会改变操作要求,造成机器人手臂初始运动跟路径的不确定性等。
与安全相关的控制系统方面,牵涉到设计、机械运动和空间的限制,例如根据EN ISO 13857规定,通过安全距离的防护来降低风险,包含防止上肢与下肢触及危险区域所需的安全距离,或是采用像压力或电气感应的保护装置,这些可做为EN ISO 10218机器人系统的保护措施。
协作机器人的安全要求
ISO/TS 15066为协作机器人相关的技术规范, 提供设计与使用参考标准给协作机器人的使用和生产厂商,目的在于消除与降低工作人员与协作机器人在生产作业时可能产生的危险,内容包含安全设计原则,例如在布局设计时应考虑协作时的工作空间、通道与间隙,与人机介面等。此外,也包含协作机器人本体及功能设计,例如安全相关的控制功能、协同空间与操作设计,以及协同操作时的安全要求措施,包括安全额定监控停止、手动引导、速度及分隔监控、动力及力量限制。设计协作机器人时,必须要考虑到人的哪个部位会碰触到机器人以及能够承受的力量大小。
个人护理机器人的安全要求
EN ISO 13482规范仅限于在平面移动的机器人,包含移动服务、身体辅助与载人型机器人,不同型态的机器人危险性不同,此标准针对各种情况提出相应的安全要求与防护措施,范围主要局限在人类护理相关的安全要求。看护型机器人与人的接触距离最近,因此要考虑到充电电池、能源储存和供应、机器人启动与重启时对人体所可能造成的危害等。此外,由于机器人的形状、承受压力、耐久性不足、移动时等皆可能造成危害。在安全相关的控制系统方面,需达到的要求包含机器人停止、操作空间限制、稳定性控制,以及安全性相关的力量与速度控制,例如减速。
个人护理机器人性能等级
由于机器人技术属于全新机电一体化领域,因此德国莱茵TÜV的机器人专家团队参考 EN ISO 10218-1:2011、EN ISO 10218-2:2011、EN ISO 13482:2014、ISO/TS 15066:2016系列等,为您制定整合完善的系统风险评估方案。德国莱茵TÜV拥有140多年的全球认证历史,拥有丰富的产品认证经验、专业的专家团队,以及全球化的认证服务网络,并且领先业界已开始研究机器人安全标准多年,在这个领域拥有丰富的实践经验。
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