人類與機器人雖被視為天敵，但卻可以相互協(xié)作，不斷磨合并融為一體，人類與機器人在相應安全措施的保護下，能夠在生產(chǎn)線上毫無危險地進行合作，或在制造過程中相互配合。
德國慕尼黑國際機器人及自動化技術(shù)貿(mào)易博覽會（2014 Automatica）期間，一位參觀者在4A展館中丹麥參展商Universal Robots A/S的展臺上對UR5輕型機器人觸碰他時產(chǎn)生的沖擊力進行了快速準確地描述：“我以為是一匹馬撞到了我。”這是用自己的身體感受機器人碰撞人體力量的親身嘗試，如果人類與機器人需要進行協(xié)作，在沒有保護柵欄的情況下可能會發(fā)生碰撞。“我們獲得專利的安全系統(tǒng)設(shè)計方案是對之前的機械臂進行邏輯改進的結(jié)果，改善后的UR5型和UR10型機器人可以根據(jù)環(huán)境在不同的模式下工作，”丹麥Roboter-Pioniers公司的首席技術(shù)官Esben H.Ostergaard對這種可調(diào)節(jié)安全功能的作用方式進行了說明，“如果有員工進入機器人的工作區(qū)域，機器人就會采用減速工作模式，等工人離開后機器人會再次以正常的速度工作。”UR Safety 3.0指的是新一代機器人的安全方案，符合EN ISO13849:2008PL以及EN ISO 10218-1:2011標準。“該方案已通過了TüV Nord的認證。”O(jiān)stergaard強調(diào)。
如果除去工廠中的保護柵欄，未來的工廠將會是另一幅景象，工作流程的操作可以得到更加明確的優(yōu)化，機器人會從笨拙的幫手轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活的生產(chǎn)協(xié)作者。庫卡（Kuka）采用帶有新式控制系統(tǒng)的敏感輕型機器人LBR iiwa來完成此類任務，新式控制系統(tǒng)以通用的IT技術(shù)（Java）為基礎(chǔ)。“對于新型機器人來說，LBR iiwa是基礎(chǔ)產(chǎn)品。”Kuka股份公司的首席執(zhí)行官Till Reuter博士解釋說，“基于常用編程語言上的控制技術(shù)，我們能夠充分利用IT領(lǐng)域快速發(fā)展的成果。”他斷言：“機器人是工業(yè)4.0時代的關(guān)鍵組成部分。”
通過集成在LBR iiwa的安全扭矩傳感器，人與機器人進行協(xié)作（MRK）時出現(xiàn)了一種全新的直觀操作人員引領(lǐng)方法：操作人員可以根據(jù)情況通過簡單的手勢影響某一生產(chǎn)過程的運行，因此可以通過觸碰或按壓某個想要的方向，采用純粹的手勢控制和影響機器人的程序運行，操作人員可以要求機器人從多個工件倉庫中取出不同的部件并進行組裝，以此在人機協(xié)作（MRK）時更好地分配人與機器之間的任務，人類承擔需要認知能力的任務，而機器人則可以將各種質(zhì)量檢測所需要的部分以最符合人體工程學的方式遞給工廠中的工人。
圖1 人與機器的合作關(guān)系越緊密，機器人的使用效率就越高，但這同時也對安全性提出了更高的要求，每個應用程序都需要自己的安全技術(shù)分析
機器人與人一同進行安裝
ABB公司通過其雙臂機器人方案展示了未來靈活、協(xié)作的加工方式，未來的機器人應能方便、安全地與操作人員肩并肩地在生產(chǎn)線上工作（圖2）。“尤其是在電子行業(yè)，小部件的安裝需要極度靈活和自行配置的自動化設(shè)備，能夠方便、安全地與人類一起工作，我們在真實環(huán)境中用雙臂機器人進行系列測試，并收集了能夠推動產(chǎn)品朝這一方向發(fā)展的數(shù)據(jù)。”ABB集團機器人業(yè)務主管Per Vegard Nerseth舉例說明了一種可行方案。由于電子加工領(lǐng)域的產(chǎn)品要求不斷發(fā)生改變，工作環(huán)境也必須跟上這一步伐，在此需要一種能夠迅速適配的模塊式自動化設(shè)備，對于ABB而言這不再只是一個愿望，企業(yè)已經(jīng)有了在真實加工環(huán)境中工作的相應機器人單元，而且是在ABB低電壓區(qū)，在那里，機器人與人類緊密合作，已共同組裝了數(shù)萬個緊急開關(guān)。“我們同時與其他精心挑選的藍籌企業(yè)密切合作，將經(jīng)過測試和驗證的成熟方案推向市場，確保從第一天開始就能順利運行。”Per Vegard Nerseth總結(jié)道。
圖2 雙臂機器人需要能夠方便、安全地與工廠中的操作人員一起并肩工作
人類與機器人的安全合作也會對生產(chǎn)工具產(chǎn)生影響，人員應該保證不受傷害，機械手系統(tǒng)也同樣如此，因為它們畢竟屬于機器人單元中最為敏感的關(guān)鍵元件，投資成本超過數(shù)萬歐元。針對這些情況，史陶比爾集團（St?ubli）開發(fā)了安全工具和安全區(qū)等軟件功能，借此不斷監(jiān)控機械臂末端的周邊特定區(qū)域，如果傳感器在安全區(qū)內(nèi)識別出一個障礙，機器人就會自動停止運轉(zhuǎn)，以此避免昂貴的操作系統(tǒng)或生產(chǎn)裝備受損，此外還有一個附加的優(yōu)點：由于不再使用物理保護裝置，機器人單元的占地面積更小了。
密切合作提高了效率
安全的機器人不是指簡單地放置不動，從本質(zhì)上講，機器人就是一臺不完整的機器，只有通過機械臂或相應的工具才能成為符合機械標準的完整機器，因此對于機器人而言，一份貼切的說明書不可或缺。“人與機器的合作關(guān)系越緊密，機器人的使用效率就越高，但這同時也對安全性提出了更高的要求，每個應用程序都需要自己的安全技術(shù)分析（圖1）。”Pilz公司的執(zhí)行董事Thomas Pilz介紹道。機器人安全方面的服務內(nèi)容包括：企業(yè)為用戶提供符合機器人系統(tǒng)各生命階段的組合服務，從過程分析到風險評估，直至所需的CE標志認證。
