机器人系统的合规性挑战——合规性是什么?面临着哪些挑战?

日期: 2021-01-07

来源:控制工程中文版

作者 | Roberta Nelson Shea


 

不管应用环境如何,机器人都需要满足合规要求,这对很多企业来说都是一个挑战。


机器人技术在工作场所中应用的历史只有大约40 年左右,与传统工业部门相比,这是一个相对年轻的领域。然而,在该领域内,机器人技术正在以惊人的速度发展,因此合规性也应适应这些快速变化。另一个挑战是将合规性的多个方面全面传达给最终客户和集成商,以解决以下问题:机器人系统何时真正合规?机器人和机器人系统必须满足哪些要求?关于机器人合规性,企业应该了解以下4个方面。

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在机器人应用环境中,合规性是什么?



对合规性,首先要明确的是该机器人系统应用的行业和目的。合规性要求因应用而异,例如,EMC 阈值、温度、室内/ 室外、性能或准确性、工作环境以及员工是否可以接触机器人等。


对于其它工作环境,例如电子产品、药品生产或食品行业应用,可能会有其它要求,例如无尘室或冲洗等。机器人是指具有控制器的手臂或机械手,而机器人系统包括机器人及其预期使用的终端执行器。


根据应用和行业的不同,企业会有不同的期望。安全环境中的合规性也是如此,尤其是在没有防护的情况下进行人机协作时,更是如此。请记住,使用安全激光扫描,可以实现出色的协作应用,并且这些应用也是“无笼的”(即无外围设备防护)。基本要点是允许与人接触的机器人,必须具有限制功率和力量(PFL)的功能。

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机器人合规面临着哪些挑战?



机器人手臂的安装方式多种多样,例如固定在墙上、倒置或放在桌子或移动平台的顶部,并可以配备各种终端执行器。机器人集成商面临着进一步的挑战:添加终端执行器和零件后,机器人系统是否仍然符合协作和在“无笼”场景中使用的要求?


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Universal Robots 公司的UR 学院提供的免费培训模块


必须明确机器人所需的参数(有效负载、操作范围、性能等),以及在机器人系统中使用的附加参数。从合规性的角度来看,当涉及到无外围设备防护的协作应用时,会存在许多其它因素,需要将其考虑在内。


我们以两种方式应对这一挑战:首先,我们只确保“部分机器”,即机器人(手臂或机械手、控制器和示教器)的合规性,以使其能够在协作应用中使用。这是一款功率和力量受限的机器人,由安全功能实现其应用。其次,应该向分销商和最终客户强调,必须进行风险评估,以使机器人应用(包括机器人系统以及其它零件和设备)合规,例如符合安全标准,包括ISO/TS 15066 技术规范(机器人和机器人装置 - 协同工业机器人)。


制造商必须与客户和合作伙伴保持精确的沟通。机器人制造商只能保证其产品满足技术规格书和认证的要求。他们可以声明:机器人精度可以达到十分之一毫米,或者该机器人功率和力受限,从而可以在ISO/TS 15066(包括附件A)规定的场景下使用该机器人。附件A 涵盖了无需防护装置和保护装置即可使用协作机器人系统的力量范围和疼痛阈值。


安全功能信息对于机器人的安全集成和应用至关重要,因此机器人制造商需要提供这些信息。但是,经常见到声称是“安全协作机器人”,但却没有相关支持材料,也没有解释“安全协作”的含义。


大多数协作机器人通过安全功能来限制伤害。这意味着要符合ISO 13849 或IEC 62061 的要求。但是,通常很难确定机器人具有哪些安全功能。


机器人制造商应尽最大努力,尽可能全面地向我们的分销商和最终客户介绍机器人,在安全认证和安全功能详细信息的披露方面让最终用户了解的更清楚。机器人已在很多不同领域中应用,这意味着现有的解决方案可能无法涵盖合作伙伴和最终客户可能设想的所有应用。很多用户开发的机器人应用仍然令人惊讶。

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谁进行合规性测试?



只要合理,机器人制造商应尽最大努力,确保其产品符合其预期用途以及尽可能多的应用场景。但是,就像机器人技术的不断发展一样,集成商和最终用户的创造力也在不断进步。随着集成商发现使用和开发机器人应用的新方法,他们必须确保完整的应用符合适用的要求。


对于协作机器人应用,还要考虑机器人应用的工作环境、力值、终端执行器和工件的形状和重量,以及在应用中机器人保持设定压力和力值范围的最大允许速度等因素。


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航空航天制造商ToolGauge 在塑料组装和分配应用中部署了协作机器人UR5 与员工协同工作, 限力安全系统使UR 机器人在遇到路线障碍时自动停止运行。

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期待制定共同的标准



由于没有统一的测试设备和过程来测试应用是否满足自由空间(瞬态)接触阈值,因此许多人提出了自己的测试方法。由于使用技术的不同,导致测量所获的力值也不同。因此,在配置机器人限值以使PFL 协作应用合规方面可能也会出现差异。


合规经理需要一个通用且被广泛接受的工具,来测量或模拟给定应用的准静态和瞬态接触值。需要更复杂的保护装置,能够与机器人控制装置之间具有更强的交互作用,以在人靠近时及时改变速度。随着注意力转向降低风险,终端执行器将经历许多变化。这些是标准化的下一个挑战,以帮助实现协作和机器人技术的合规性。


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