浅谈工业机器人的安全生产

王春

摘 要：文章阐述了工业机器人安全生产的重要意义，以工业机器人冲压应用为例，从机器人应用现场、电气设计、现场操作三个方面介绍了工业机器人系统安全和防错技术的应用及相应的安全规范。

关键词：工业机器人；安全生产；分析

近几年来，随着我国传统产业的转型升级，中国制造2025，工业4.0的推进、中国工业机器人市场实现了爆发式增长。工业机器人已在国内很多行业生产中得到了广泛的应用，包括汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域中，其典型应用有焊接、涂胶、冲压、装配、喷漆及搬运等。

在工业机器人提升工作效率和产品品质的同时，其安全生产问题也应该是重中之重。最近德国大众工厂发生了一起员工遭遇机器人意外伤害而身亡的事件，机器人抓住了这名工人，并将他挤向一块金属板。由于伤势过重，这名工人在被送往医院之后不治身亡。这不是第一起机器人伤人事件上，它又一次在机器人安全生产问题上敲响了警钟。下面以机器人冲压应用为例来浅谈下如何保障机器人安全生产。

1 机器人应用现场安全

1.1 人的安全

（1）机器人操作以“安全第一，预防为主”为原则，使用机器人过程中人的安全永远为第一位。（2）把机器人安装在没有漏洞的安全围栏内，这样，在机器人运行过程中，可以有效防止人员进入机器人工作区。（3）在机器人操作运行中或者等待中，切不可进入机器人的运动范围。（4）护栏上的安全门应带有安全插销及其感应装置。安全门必须通过拔开插销才能打开，并且拔开插销必须能使机器人自动安全停止。（5）当需要示教/检查机器人，而进入安全围栏时，操作人员必须将安全插销随身带在身上再进入，以免有人意外操作机器人。同时，要在电控箱前指派一个监察员，用于监控各操作，并能随时准备按紧急停止按钮。监察员也必须是完成了相关培训课程的员工。（6）清晰地标示当前机器人状态，例如：“自动模式”“示教中”“安装调试中”“维修保养中”等信息。这样每个人都可以看到机器人当前的运行情况。

1.2 系统设备的安全

（1）机器人夹具。机器人夹具的传感器需接进整个系统，机器人进行与夹具有关的动作时需确认夹具的状态信号，机器人夹具应设为在失电情况下闭合，保证在突然掉电时手爪中的产品不会掉落。机器人夹具的设计应保证机器人取放料时姿态流畅，动作合理。（2）外围设备。外围设备是指送料机，传送带，收料机等系统接口设备。独立的外围设备与系统配线连接时应使用继电器隔离，外围设备中与人员操作有关的部分应在方便位置设置系统急停按钮。（3）冲床模具。冲床模具上应有感应物料状态的传感器，应能检测到冲床模具上是否有料？是否叠料？并以此信号控制冲床。（4）冲床。为了对应冲床的双手制启动，将系统发出的启动信号经继电器转换后，将继电器常开触点并接在冲床启动输入点的常开回路上，继电器常闭触点串接在冲床启动输入点的常闭回路中。冲床的安全光栅应能检知机器人的取放料动作。系统与冲床联机时，使用继电器隔离，冲床的维修与保养应由有专业资格的人员完成。（5）工业机器人。本应用使用六轴多关节机器人，应在机器人的工作范围以外设置软件限位，防止机器人误操作运动到其他位置。机器人操作应设置密码，只有相应指定权限的人员才可进行机器人操作。如果系统中有设备报警或有设备打至手动状态，此时系统应向机器人发送暂停信号并中断系统自动程序。冲压应用的机器人应配备过载保护板，一旦发生撞机使机器人立即停止。

2 电气设计的安全

2.1 机器人安装位置

（1）在设计时应先通过软件仿真现场位置，得出机器人的最佳安装位置，包括机器人的安装高度。（2）机器人安装底座必须固定紧固，防止机器人高速运行时将底板带起。（3）机器人的运行路径要避免J4轴运动过大及J5轴0度时情况，防止出现奇异点现象。（4）走直线运动时，要避免某一轴运动过多，尽量做到平衡。（5）J2轴的最佳角度范围为0度左右，J3轴的最佳角度为90度左右，不能有J3轴跟J2轴成直线这种情况。

2.2 机器人程序设计

（1）机器人程序力求简单明了，不要有过多的逻辑判断。（2）内部速度限制，尤其是直线运动时，不能设定超过电机的额定转速。（3）一定要设定安全位置才能启动程序。（4）当等待信号时间过长时，要自动暂停或中止程序，防止人工去处理信号时机器人突然动作。（5）机器人退出冲床后在发启动信号前应先对当前位置进行判断，此位置是否为安全位置，避免上模下压时压到机器人夹具。（6）发冲床启动信号时，前面的运动指令一定要用精确到位的运动模式。（7）机器人点位的命名要有规律，便于记忆及调试，且所有机器人程序点位名统一化。（8）第一次自动运行前，机器人程序必须经过2人及以上人员检查并签字确认，确认无误后才可上线调试。（9）机器人第一次试运次的速度，必须低于10%。

3 现场操作安全

（1）调试时严禁身体的任何部分进入冲床的模具位置。（2）在调试冲床的点位时，必须二人，一人调机，一人在旁边监督，确认能在紧急情况下紧急停止相关设备。（3）调试机器人冲床内点位时，必须停掉冲床电机电源，并悬挂警告牌于冲床的操作台。（4）调试机器人冲床内点位时，应先检查冲床的光栅是否正常。（5）严禁擅自改动冲床的线路，所有冲床部分的线路安装及维修由有冲床维修专业资格的人员完成。（6）当出现故障时，一定要确认系统中各设备的状态，确认各设备的自动程序都已终止后才可以处理故障。（7）定期对设备进行点检，确认各设备的状况良好。

只有在保障机器人系统安全和防错技术应用的前提下，制订出严格的安全规范并遵守它，才是杜绝各种机器人事故、安全生产的关键。

参考文献

[1]叶晖.工业机器人典型应用案例精析[M].机械工业出版社.ISBN：9787111423591.

[2]兰虎.工业机器人技术及应用[M].机械工业出版社.ISBN：97871114

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