机器人设计具有协作性和传统特征，以提高效率和安全性

协作机器人(cobots)的出现是为了解决自动化市场中传统工业机器人无法满足的一个领域——与人类一起工作。这种新型机器人可以与人类一起工作，提供支持角色，帮助优化工作流程，提高工作效率。

典型的应用可能包括装卸机器或协助组装操作，它们与标准工业机器人的重要区别在于，合作机器人主要速度较慢，但不需要任何安全保护。它们生来就是安全的。这种安全性是围绕三个关键性能方面构建的。首先，合作机器人的速度有限，而且往往有柔软的表面。因为他们不能快速移动，他们不能造成任何真正的伤害或破坏。其次是它们的扭矩有限，这再次确保了它们的部署风险最小。第三个是扭矩监测，确保机器人在检测到碰撞时及时停止。

这并不是说不需要防守。例如，如果机器人的任务是挥舞锋利的刀具，那么即使低速和低扭矩也不能防止工人在机器人手臂的路径内迷路时被割伤。因此，每个机器人应用都需要对应用程序进行彻底和完整的风险评估，包括过程、夹持器、夹具和机器人。传统的工业机器人由于编程、调整和维护的困难，更多地与需要高水平的支持有关。然而，对于一些合作机器人，即使是机器人新手也能编程机器人，通常只使用teach函数。

合作机器人

这为某些应用程序中的协作机器人提供了一个令人信服的理由，但需要注意的是其特有的有限性能。如果我们能拥有合作机器人的所有好处，但扮演的是“合作”角色，而不是协作角色，并具有传统机器人的性能，会怎样?合作机器人与操作员互动，但不一定与他们一起工作。它们提供了传统工业机器人的性能优势，而不需要传统的安全防护安排。固有的安全技术使他们能够监测操作员与机械臂的关系，并相应地调整机器人的性能。

合作机器人实际上是标准的工业机器人，但具有内置的安全技术，使它们能够更灵活地部署在生产单元中，与操作员合作而不是单独工作，并且还提供了易于编程的功能。

在传统的工业机器人安装中，机器人通常被隔离在一个单元中，周围有物理防护。安全进入，无论是通过安全联锁的物理门或通过光幕。

这种安排不利于机器人和操作者之间的真正合作。但假设我们可以定义机器人周围的区域，在那里，当操作员靠近时，机器人会简单地向下调整速度，也许也会限制它的扭矩和/或它的范围。这个场景开始模拟协作机器人的固有安全性，但当操作员在安全区域之外时，性能不会受到影响。

安全技术

三菱电机通过其安全系统实现了这一级别的安全功能，以及机器人底座上的安全扫描仪等额外技术。

然后实时为机器人分配预定义的降低操作速度或运动停止，使操作员能够在靠近移动的工业机器人的地方工作，而不需要安全笼。因此，操作员和机器人能够在一个危险风险大大降低的环境中并肩工作。

系统中嵌入了五个关键的安全功能——减速控制、有限范围控制、扭矩监测、安全输入和安全扭矩关闭/安全停止1。

通过减速控制，机器人周围可以定义两个区域。当操作员进入第一个区域时，机器人不会自动停止，只是降低速度。在有限的范围控制下，当操作员进入指定区域时，机器人不能超出给定的范围。控制系统监测机械臂上的四个特定点，如果其中任何一个点超过设定的平面，机器人将立即停止。

在扭矩限制模式下，由于其低速、降低扭矩和碰撞检测，操作员可以与机器人在自动模式下运行时进行交互。最后，如果操作人员离机器人太近或检测到错误，安全转矩关闭和安全停止1输入将关闭电机以停止机器人。

由于所有这些安全功能，如果操作员在定义的区域内移动，机器人不需要自动停止，因此减少了停机时间，提高了生产率。但同时降低了防护成本，减少了机器人安装所需的空间。

物理防护需求的减少也使得机器人更容易从一个任务重新部署到另一个任务。事实上，任何小型工业机器人现在都可以像协作机器人一样灵活地重新部署。

奥利弗Giertz他是三菱电机欧洲公司工厂自动化欧洲业务集团的机器人、伺服和运动产品经理。本文最初发表于欧洲控制工程
网站．由制作编辑克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com．

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