无围栏安全方法包括人机交互

协作机器人易于集成，可以在数小时内完成编程。与传统机器人相比，它们的成本更低，占用的空间也更小，而且可以到达大载荷机器人通常无法到达的地方。协作机器人是灵活的，通常没有围栏。然而，合作也伴随着风险。由于许多因素的影响，他们轻量级的身体和有限的表现可能无法转化为低风险的工作区域。无围栏机器人系统有多种形式，各种形状和大小。总有一天，真正的人机协作(HRC)可能会变得司空见惯。

与此同时，工人们需要注意非传统的机器人牢房和没有围栏的传统机器人。嵌入最新机器人控制器的软件以及传感器和其他安全控制技术，将高速、高载荷的机器人从坚硬的围栏中解放出来，与人类同事合作。

新的机器人用户可能只会把“无围栏安全”等同于协作能力和限制力量的机器人。事实并非如此，但有些场景比其他场景更具挑战性。一个无围栏的机器照料单元可以包括一个高性能的机器人，随着工作流程移动。

无围栏可以节省占地面积和安装硬防护的成本和时间。它允许更灵活的单元格布局，使它更容易重新配置或重新定位工作单元格。没有围栏和锁定，工作人员可以有效地与单元进行协作和维护。

“有很多人来找我们，说他们想要一个协作机器人。但当我们讨论他们的应用时，他们真正追求的是一个无围栏的机器人，”应用制造技术公司(AMT)系统副总裁里克·范登·布姆说。Vanden Boom说，首先要考虑应用需求，比如吞吐量和有效载荷，然后找到“适合应用的机器人”。

一个具有协作能力和限制力的机器人并不总是解决问题的答案。但有时它是有意义的，特别是在有限的空间里，操作员和机器人必须靠近或直接相互工作。

为更好的人体工程学和质量合作

一家汽车原始设备制造商(OEM)客户找到集成商，要求为其动力总成设施提供协作机器人单元。机器人将协助操作员插入火花塞。

在这种情况下，机器人是一个协作机器人(见图)，有效载荷为35公斤。这个绿色的、柔软的泡沫包裹的协作机器人沿着装配线工作，周围没有安全围栏。它配备了一个用于容纳四个火花塞的臂端工具(EOAT)。

装配过程开始于发动机缸体在传送带上一次送一个。机器人转身向站在旁边的操作员出示EOAT。操作员直接与机器人互动，将火花塞装入EOAT。当火花塞装完后，操作员按下机器人上的按钮，继续操作。然后，机械臂转向传送带，将EOAT降低到发动机缸体上方的位置，并将火花塞插入气缸盖。

EOAT像气动扳手一样工作。当机器人将火花塞插入气缸盖并开始施加向下的力时，它压缩了装有弹簧的工具，工具开始旋转火花塞。这将启动线程化进程。更复杂的自动化通过将火花塞拧紧到特定的扭矩设置来完成下游的工作。

该过程过去是手动操作，作业人员将工具挂在架空电缆系统上。然后，操作人员将火花塞装入工具，将其举过头顶，然后尝试将火花塞放入气缸盖中。人体工程学和质量是主要问题。

范登·布姆说:“这对一些身高较高的工人来说尤其具有挑战性。”“由于该操作是手工操作，因此会与工具、火花塞和发动机缸体发生碰撞。在运行过程中，火花塞也有可能发生交叉穿线。”

人体工程学和质量是自动化的两个重要原因。但是为什么不能使用传统的机器人呢?范登·布姆说，工厂想要一个与操作员互动的协作机器人应用程序。在这种特殊情况下，有效载荷并不过多，机器人也不需要以很高的速度移动，但有一个到达要求，协作机器人满足了这个要求。

范登·布姆说:“与使用传统机器人和增加光屏或区域扫描仪相比，协作机器人的实施要简单得多。”“移动是相当有限的，它可以与操作员进行很好的互动。”

评估、减轻潜在风险

由于这是第一个在工厂部署的协作机器人，因此安全是每个参与者的主要关注点。

“企业、工厂和工会安全组织对安全给予了额外的关注，”范登·布姆说。“事实上，操作员直接与机器人互动，将零件装载到EOAT，这也需要工厂员工的支持。”

协作机器人单元包括两个安全光屏，以保护操作人员在火花塞安装过程中不小心接触到EOAT。

Vanden Boom说:“我们最初的想法是没有任何遮光屏或额外的安全措施。”“但当我们进行风险评估时，根据工具设计，如果操作员在机器人与火花塞一起向下移动时把手伸进去，这可能会产生一个夹点。我们增加了几个小的光屏，只有当机器人处于向下运动时才会激活。”

范登·布姆说，这款应用已经推出两年多了，还在运行。

“我们有很多使用协作机器人的应用程序，它们真的不与人互动。他们只是在一个没有围栏的环境中工作。这个应用程序是真正的协作。”

无论是使用功率和力限制机器人，还是使用具有安全传感器和控制的无围栏高性能机器人，没有什么是理所当然的。必须评估应用程序，并且当工人和自动化交互时，需要识别和减轻所有潜在的风险。风险评估是不可替代的。

协作机器人，传送带

考虑一下这个使用传统高速机器人的无围栏包装生产线的演示单元(见下文)。该机器人集成了一个安全区域扫描仪，可以监控人或物体的存在，在违反指定的安全区域时减慢或停止机器人。

如果需要人工干预，机器人将降低其速度，然后在操作员进入机器人的工作范围时停止。一旦操作者离开工作区域，机器人将全速恢复正常工作。

工人们可能会注意到机器人上有一个独特的抓手。夹持系统可以处理各种形状和大小的物品而不会损坏它们，甚至是柔软的糕点。软致动器也使抓手适合在无围栏的环境中进行人机协作。

软驱动机器人夹持器和协同输送系统使人机交互更加安全。提供:Shuttleworth, LLC/RIA[/caption]

这个演示单元激发了一种新的应用程序，目前正在进行研发评估。他们在食品行业的一位长期客户希望将一个需要重复手腕运动的过程自动化。工人们抱怨重复性劳损。

目前的研发单元集成了一个带传送带的协作机器人。机器人将在一个非常小的区域内与操作员协同工作，这就是为什么这个过程需要一个功率和力限制机器人。机器人周围没有足够的空间来允许安全区域扫描仪和灯光屏幕所需的安全停车距离。

尽管这一过程需要非常高的产品处理率，但协作机器人将选择多个产品，因此速度较慢不是问题。在完成的工作单元中，操作员将完成产品处理的一部分，而协作机器人则协助完成重复性工作，这是手腕受伤的来源。

“操作员和机器人将在手臂距离内工作，”刘说。“这就是协作的巨大优势。”

Tinnell说:“如果一切顺利，我们将进入下一步，那就是实现整个工作单元。”“这可能会改变这家公司在所有工厂开展业务的方式。”

各种协作技术为更安全的人机交互提供了新的途径。没有藩篱，没有界限，真正的人机伙伴关系即将到来。我们还没到那一步，但已经很接近了。

Tanya M. Anandan是《纽约时报》的特约编辑机器人工业协会(RIA)和机器人在线．RIA是一个非营利性行业协会，致力于通过机器人技术和相关自动化提高北美制造业和服务业的区域、国家和全球竞争力。这篇文章最初出现在RIA网站上．RIA是推进自动化协会(A3)的一部分，该协会是CFE Media内容合作伙伴。克里斯·瓦夫拉编辑，制作编辑，控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com．

更多的答案

关键词:机器人，人机交互

技术的进步例如，臂端工具(EOAT)使工厂车间的人机交互更加安全。

输送机系统还可以帮助协作机器人安全操作。

柔软的致动器是在无围栏环境中进行人机协作的另一个很好的解决方案。

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