機(jī)器人的安全解決方案:力感知方案,輕量化設(shè)計(jì)方案,電磁抱剎閘方案,雙讀頭編碼器解決方案

在人與機(jī)器人交互日益緊密的背景下，確保機(jī)器人的安全性至關(guān)重要，所以機(jī)器人安全解決方案的落實(shí)也愈發(fā)的重要。安全解決方案的落實(shí)不僅能夠保護(hù)人員的生命安全，還能提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本和風(fēng)險(xiǎn)。

機(jī)器人的安全解決方案通常結(jié)合了硬件和軟件的多種技術(shù)，以確保在與人類近距離工作時(shí)的安全性。廠商目前主要通過視覺、力覺、溫度、觸覺等各類傳感器以及急停電路和柔性外殼等硬件支持來實(shí)現(xiàn)各種安全解決方案，下面將列舉目前具有代表性的安全解決方案來進(jìn)一步說明：

①力感知方案：通過電流環(huán)、關(guān)節(jié)力矩傳感器、安全皮膚對(duì)外部力覺進(jìn)行感知，從而達(dá)成對(duì)“碰撞”的有效檢測(cè)。目前主流協(xié)作機(jī)器人廠商均采用電流環(huán)方案，部分廠商采用關(guān)節(jié)力矩傳感器方案，如 KUKA、FANUC、ABB、非夕（FLEXIV）、珞石（ROKAE）等，安全皮膚方案目前還在探索中。

②輕量化設(shè)計(jì)方案：通過本體材質(zhì)優(yōu)化，減少自身重量，以輕量化設(shè)計(jì)配合傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)功率和力的限制功能，從而保證產(chǎn)品的作業(yè)安全。采用了此類安全性方案的代表廠商有華沿機(jī)器人（HUAYAN）、節(jié)卡機(jī)器人（JAKA）、ABB、優(yōu)傲機(jī)器人（UR）等。

③電磁抱剎閘方案：電磁抱剎閘從接收到制動(dòng)信號(hào)到完成制動(dòng)的響應(yīng)時(shí)間可控制在 50ms 以內(nèi)，滿足碰撞檢測(cè)、急停按鈕觸發(fā)等緊急場(chǎng)景的快速制動(dòng)需求。相較于傳統(tǒng)機(jī)械抱閘（響應(yīng)時(shí)間約 100-200ms），能有效縮短機(jī)器人失控距離，降低對(duì)操作人員及周邊設(shè)備的沖擊風(fēng)險(xiǎn)。采用此方案的機(jī)器人在急�；驍嚯姷葼顩r下，機(jī)器人姿態(tài)會(huì)立刻鎖死在原地，剎車距離實(shí)現(xiàn)零滑動(dòng)。采用了此類安全性方案的代表廠商有華沿機(jī)器人（HUAYAN）等。

④雙讀頭編碼器解決方案：在協(xié)作機(jī)器人的精密控制場(chǎng)景中，單讀數(shù)頭編碼器易受機(jī)械振動(dòng)、電磁干擾或器件老化影響， 導(dǎo)致位置反饋誤差甚至失效，直接影響機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度與安全性。雙讀數(shù)頭編碼器通過冗余設(shè)計(jì)與信號(hào)融合技術(shù)，可顯著提升位置檢測(cè)的可靠性與精度，尤其適用于醫(yī)療手術(shù)、精密裝配、微電子制造等對(duì)誤差敏感的場(chǎng)景。采用此種安全方案的代表性企業(yè)有華沿機(jī)器人（HUAYAN）等。

⑤雙重防碰撞安全檢測(cè)技術(shù)：采用雙 CPU 驅(qū)動(dòng)雙鏈急停電路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和結(jié)果檢查，在機(jī)器人周邊實(shí)現(xiàn)虛擬區(qū)域檢測(cè)和速度檢測(cè)等功能，使機(jī)器人在任何必要場(chǎng)景能夠自動(dòng)預(yù)警、降速以及停止。 FANUC 的部分產(chǎn)品線主要采用此類方案。

其余廠商對(duì)于協(xié)作機(jī)器人的安全性技術(shù)也都各具特色，但基本都離不開硬件和軟件方案相結(jié)合的合理應(yīng)用。