協作機器人，即指被設計成可以在協作區(qū)域內與人直接進行交互的機器人。這就意味著，與傳統工業(yè)機器人相比，協作機器人不再需要安全圍欄，安全性高、簡單易用、部署靈活，可在大規(guī)模、標準化與柔性生產之間靈活切換，這也正是協作機器人的優(yōu)勢與價值所在。
近年來，不少制造業(yè)企業(yè)開始引入協作機器人，但理想很豐滿，現實卻有些骨感。協作機器人由于部署在與人共同工作的協作空間(Collaborative Workspace)內，因此衡量產品的第一指標就是安全性。目前協作機器人都通過什么方法來保障安全?本文通過對市面上三種主要技術路線的分析，來評估其安全的程度與付出的代價。
協作空間示意圖
在早期版本的 ISO 10218-1 中明確指出，在可能與人發(fā)生安全事故的場景中，機器人的末端TCP速度不應超過250mm/s，而協作機器人一般自身速度可達2m/s，要想達到這個標準，大部分協作機器人產品選擇了犧牲效率，即把工作效率降到20%以下，這對于生產企業(yè)來說根本無法接受，成為制約其更大規(guī)模應用的重要原因之一。
ISO 10218-1-2011
機器人有效質量vs不同身體部位vs最大允許碰撞速度
來源：ISO/TS 15066 安全標準
協作機器人在效率與安全之間的矛盾成為了生產企業(yè)心中揮之不去的“陰影”，與采用機器人實現自動化、降本增效的初衷背道而馳。于是，作為協作機器人安全性能的補充，市面上出現了協作機器人的安全配件產品，以期彌補這一“硬傷”。
解決方法主要有兩類。一類是在碰撞前感知，即在可能發(fā)生碰撞的時候讓機器人降低速度，主要方式包括安全光柵、安全地毯、視覺安全系統等，在工業(yè)機器人領域應用廣泛，一般是通過檢測入侵機器人工作區(qū)域的信號，提前讓機器人降速或停止。這種方法的好處是在沒有碰撞風險的時候，可以全速運營，保障效率。
人機隔離式工作環(huán)境
人機協作式工作環(huán)境
但是，這種方式應用于人與機器協作的區(qū)域內就會引發(fā)新問題，需要應對協同工作人員頻繁進入工作區(qū)域的情況。如果每次都降速或暫停，原有工作流程會經常性被迫中斷，整體效率同樣會大幅降低，還是犧牲了效率。
另一類是碰撞后感知，即提高碰撞后感知的響應速度，防止傷害的延續(xù)，通過包括關節(jié)力矩傳感器、末端力傳感器、安全底座等方式，提升協作機器人的力覺感知能力，增強機器人本身的碰撞感知靈敏度，從而更快、更準確的對碰撞作出反應，減少傷害的程度。
但是，根據動量定理，我們都知道 “覆水難收”、“開弓沒有回頭箭”，碰撞所產生的力的峰值發(fā)生在碰撞發(fā)生后的0.1s內。對于大多數高速運行的機器人系統，這種被動式的響應方式，無法阻止傷害的產生，很難起到降低損傷的目的，所以還是需要降低效率來保障安全。
想象中的碰撞急停
實際中的碰撞急停
效率與安全能否兼得
越疆科技推出的“安全皮膚”Dobot SafeSkin 解決了這個兩難問題。
越疆科技推出的“安全皮膚”Dobot SafeSkin 解決了這個兩難問題。這款產品專為協作機器人量身定制，不同于以上兩種碰撞檢測方案，越疆安全皮膚采用碰前預感知技術，它是一款穿戴式碰撞檢測產品，可完全包裹于機械臂之上，覆蓋面積大，任何一個角度的入侵都可以感知到，在保證高效生產的同時，最大化保障了人的安全，為實現人機協作提供了更實用的安全解決方案。
Dobot SafeSkin
“安全皮膚”采用越疆科技自主研發(fā)的碰前預感知技術，無需提前預警降速，在即將發(fā)生碰撞時對機器人的行為迅速做出干預，避免傷害的發(fā)生，充分滿足了工業(yè)生產中對高效率與高安全性的要求。
碰前預感知技術
實測結果顯示，協作機器人在中低速運動情況下，越疆的安全皮膚可完全避免碰撞發(fā)生，在高速運動情況下，碰撞損傷降低90%，符合協作安全標準。
越疆科技“安全皮膚”具備以下六大特點：
遠距感知：15cm 超長感知距離，有效避免操作人員受到撞擊傷害。
快速響應：10ms 內快速判斷并作出響應，實現高靈敏度人機協作安全交互。屏蔽干擾：通過屏蔽技術抵抗工作現場的干擾源信號，確保機器人穩(wěn)定運行環(huán)境。感應力強：感應能力不受布料、塑膠手套等遮蔽物及光源條件影響，保障安全。即裝即用：操作簡便，可快速完成安裝，即裝即用。性能保障：在使用過程中，幾乎不會造成機器人的性能損失，確保高效生產。
越疆科技的“安全皮膚”，為協作機器人的大規(guī)模采用，以及更深度的人機協作提供了可能?！鞍踩つw”即裝即用的特點降低了使用門檻，無論從更替、維護、成本等方面，都具有不可替代的優(yōu)勢，充分滿足了效率與安全兩大需求，“安全皮膚”的研發(fā)與應用也為協作機器人進入更多場景的應用打開了大門。
（轉載）
