工业机器人风险评估研究及应用 .pdfVIP

工业机器人风险评估研究及应用

廖常浩;吴洪清;万今明

【摘要】随着工业机器人的普及,其安全性受到越来越多的关注.为预防或减少机器

人造成的伤害,必须在其设计阶段对其进行全面的风险评估.风险评估是包括风险分

析和风险评价在内的全过程.从工业机器人的全生命周期出发,对工业机器人的风险

评估进行深入研究.详细分析风险评估的过程及注意事项,并结合某工业机器人的案

例,对风险评估的应用进行详解,可为设计人员提供参考.

【期刊名称】《机电工程技术》

【年(卷),期】2019(048)001

【总页数】4页(P13-15,31)

【关键词】工业机器人;安全;风险评估

【作者】廖常浩;吴洪清;万今明

【作者单位】珠海格力电器股份有限公司,广东珠海519070;珠海格力电器股份有

限公司,广东珠海519070;珠海格力电器股份有限公司,广东珠海519070

【正文语种】中文

【中图分类】TP242.2

0引言

根据国际机器人联盟（InternationalFederationofRobotics，简称IFR）发布

的报告，2015年全球工业机器人销量超过24万台，同比增长12%；2016年全

球工业机器人接近26万台；预测2017年呈现上升趋势。但是机器人安全事故也

时有发生。自1978年日本广岛发生世界上第一宗机器人“杀人”事件以来，至今

已经有20人死于机器人，8000多人致残，因此对工业机器人的安全提出了高的

要求。为了充分提高工业机器人的安全性，在工业机器人设计阶段需要充分考虑其

存在的风险，并对风险进行评估及采取相应措施减小风险[1]。

风险评估是包括风险分析和风险评价在内的全过程。风险分析各种限制的确定、危

险识别和风险估计包括3部分。风险评价是以风险分析为基础，判断是否已达到

减小风险的目标。若对工业机器人进行风险评价后确定并未达到减小风险的目标时，

应采取措施进一步减小风险。采取措施后应重新对其进行风险评价直至将风险降低

至可接受范围内。工业机器人风险评估的流程如图1所示。

图1工业机器人风险评估流程

1工业机器人的风险分析

1.1各种限制的确定

进行风险分析，首先应确定工业机器人的各种限制，包括使用限制、空间限制、时

间限制、其他限制。使用限制包括预定使用和合理预见的误用，包括工业机器人在

不同运行模式下的运行、不同水平操作者对设备的操作等。空间限制主要考虑工业

机器人的运行范围，人机交互的方式及空间要求。时间限制主要考虑在工业机器人

使用中，某些组件或零部件的寿命限制。其他限制是除上述限制之外可能对安全产

生较大影响的因素，如工业机器人使用环境等[2]。

1.2危险识别

在确定工业机器人的各种限制之后，需要对其生命周期所有阶段可合理预见的危险

事件进行识别。工业机器人全生命周期主要包含运输阶段、示教阶段、操作阶段、

维护保养阶段、故障排除阶段、报废阶段。为了预防或减少工业机器人造成的伤害，

必须先识别机器人岗位上发生的常见危险，使在进行机器人系统设计和风险评估时，

便于危险的分析[3]。危险识别时应考虑如下因素：

（1）工业机器人生命周期内人与机器的相互作用。需要考虑机器人生命周期内所

有阶段的所有相关任务，主要任务类型包括但不限于设定、测试、示教、启动、所

有运行模式、急停。

（2）工业机器人可能的状态，包括正常运行和非正常运行状态。正常运行状态是

机器执行预定功能。非正常运行状态指的是由于各种原因，机器不能执行预定功能，

这些原因包括机器人的一个或多个辅助装置失效、外部干扰（如冲击、振动、电磁

干扰）等。

（3）非预期的操作者条件反射行为或对机器合理预见的误用。

1.3风险估计

危险识别后，需要对每种危险进行风险估计。风险估计需要考虑伤害的严重程度和

伤害发生的概率两大风险要素。伤害的严重程度需要综合其损害人体健康严重程度

（如轻微、严重或死亡）和伤害的范围（如一人或多人）进行估计。伤害发生的概

率需要从人员暴露于危险的频率、危险事件的发生概率、避免或限制伤害的可能性

这三个维度进行考量。如图2所示，风险应是伤害的严重程度和伤害发生概率的

函数。

图2风险要素

2工业机器人的风险评价及减小

2.1风险评价

完成风险分析后应进行风险评价，以确定是否需要进行风险减小。对于工业机器人

一般采用图3所示的风险评价方式[4]，计算出风险指数代表可接受的风险水平，

能够为风险减少提供关键依据。风险图中定义了4个风险要素：严重程度、暴露

度、危险事件发生概率