《机器人+工业机器人系统的安全设计+第1部分：末端执行器gbz+43065.1-2023》详细解读

《机器人工业机器人系统的安全设计第1部分：末端执行器gb/z43065.1-2023》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4风险评估4.1通则4.2末端执行器的限制4.3危险识别4.4风险估计contents目录4.5风险评价4.6剩余风险5安全要求和风险减小5.1通则5.2风险减小的措施5.3安全相关的控制系统性能5.4夹持型末端执行器5.5特定应用的末端执行器5.6手动引导机器人的末端执行器contents目录5.7末端执行器更换系统(工具更换器)6验证和确认7使用信息7.1通则7.2说明书附录A(资料性)末端执行器风险评估的示例附录B(资料性)夹持器设计及其安全性能的示例附录C(资料性)危险示例—危险潜在起源和后果contents目录附录D(资料性)末端执行器功能导致的危险示例参考文献011范围工业机器人系统末端执行器的安全设计本标准规定了工业机器人系统末端执行器的安全设计要求和指南，确保其在使用过程中具有足够的安全性能。与其他标准的关联该标准与其他机器人系统安全相关标准共同构成完整的机器人系统安全标准体系，为工业机器人系统的安全应用提供全面指导。不适用范围说明本标准不适用于特殊环境下的工业机器人系统，如核工业、军事应用等，这些领域需根据具体情况制定相应的安全标准。1范围022规范性引用文件123该标准规定了工业机器人系统的安全设计应遵循的基本原则和具体要求，是本次设计的重要参考依据。GB/TXXXX-XXXX该标准涉及工业机器人系统的电气安全，对于确保机器人系统的电气安全性能具有指导意义。GB/TYYYY-YYYY该标准规定了工业机器人系统的机械安全要求，为末端执行器的安全设计提供了有力的支持。GB/TZZZZ-ZZZZ2规范性引用文件033术语和定义定义末端执行器是工业机器人直接与环境交互的部分，用于执行特定的任务。种类根据不同的应用场景，末端执行器可以是夹具、工具或其他设备。安全性要求末端执行器应设计有安全防护措施，确保其在运行过程中不会对人员造成伤害。3术语和定义044风险评估明确评估的工业机器人系统类型和末端执行器种类。界定评估涉及的安全功能、操作模式及可预见的误操作。考虑系统生命周期内各阶段的风险，包括设计、制造、安装、调试、运行和维护。4风险评估054.1通则设计要求与限制通则中明确了末端执行器的设计要求及限制条件。例如，应考虑到末端执行器的最大负载能力、运动范围、速度等参数，以确保其在实际应用中的安全性和可靠性。同时，针对特定类型的末端执行器（如夹爪、吸盘等），还需满足相应的特殊设计要求。与其他设备的兼容性末端执行器作为工业机器人系统的一部分，必须与其他设备（如机器人本体、控制器等）保持良好的兼容性。通则中规定了末端执行器与这些设备之间的接口标准、通信协议等要求，以确保整个系统的协同工作和稳定运行。4.1通则064.2末端执行器的限制速度限制末端执行器的最大运行速度需受到严格限制，以确保操作过程的安全。力度限制末端执行器在操作过程中所施加的力度需适中，避免对工件或周边环境造成损害。位移限制末端执行器的最大位移量需受到控制，防止超出预定范围。4.2末端执行器的限制074.3危险识别挤压和剪切末端执行器在操作过程中，可能产生挤压或剪切力，对人员造成伤害。切割和刺穿尖锐的末端执行器部件可能导致切割或刺穿伤害。缠绕和卷入旋转或移动的末端执行器部件可能引发缠绕或卷入危险。4.3危险识别084.4风险估计03评估现有安全措施对已经实施的安全防护措施进行审查，识别其可能存在的不足与漏洞。01识别末端执行器相关危险包括但不限于夹伤、切割、撞击等潜在危险源。02分析操作环境与流程考察机器人系统的布局、工作流程以及人员交互方式，以确定可能影响安全的因素。4.4风险估计094.5风险评价识别末端执行器运动部件与固定部件之间的危险点。分析末端执行器在操作过程中可能出现的异常情况。评估末端执行器在不同工作模式下的潜在风险。4.5风险评价104.6剩余风险提供改进方向评估结果可以为进一步的安全设计提供指导，指出需要重点关注和改进的方面。符合法规要求进行剩余风险评估是确保工业机器人系统符合相关安全法规和标准的重要环节。确定安全设计的完善程度通过剩余风险评估，可以了解在采取了所有可能的安全措施后，末端执行器是否还存在潜在的风险。4.6剩余风险115安全要求和风险减小末端执行器应符合相关安全规范01设计、制造和使用的末端执行器应严格遵守国家和行业标准，确保其安全可靠。防止意外启动02末端执行器应具备防止意外启动的功能，避免因误操作而导致人员伤亡或财产损失。安全防护装置03末端执行器应配备必要的安全防护装置，如防护罩、安全光栅等，以确保操作过程中的安全性。5安全要求和风险减小125.1通则末端执行器的设计应遵循安全、可靠、易用的基本原则，确保其在工业机器人系统中的稳定性和安全性。遵循基本原则在设计过程中应充分考虑人机交互的因素，尽可能降低操作难度和误操作风险，提高使用便捷性。考虑人机交互末端执行器的设计应符合国家及行业标准要求，确保其各项性能指标达到规定水平，为工业机器人系统的安全稳定运行提供有力保障。符合相关标准5.1通则135.2风险减小的措施采用本质安全的设计理念，确保机器人在正常运行或发生可预见的异常情况下，仍能保持安全状态。本质安全设计设置必要的防护栏、安全门等物理屏障，防止人员意外接触危险区域。安全防护装置在机器人系统的关键位置配备易于操作和识别的紧急停止装置，以便在紧急情况下迅速切断电源，停止机器人运动。紧急停止装置5.2风险减小的措施145.3安全相关的控制系统性能采用多重备份和冗余设计，确保在部分系统出现故障时，整个控制系统仍能安全运行。冗余设计故障诊断与隔离电磁兼容性控制系统应具备故障诊断和隔离功能，及时发现并处理潜在的安全隐患。系统应具有良好的电磁兼容性，以抵抗外界电磁干扰，确保控制信号的稳定传输。0302015.3安全相关的控制系统性能155.4夹持型末端执行器由夹持器、传感器及控制系统组成，实现夹持、抓取功能。通过控制系统驱动夹持器开合，利用传感器检测夹持力度，确保稳定抓取。构成工作原理5.4夹持型末端执行器165.5特定应用的末端执行器

5.5特定应用的末端执行器任务适应性根据具体应用场景，设计末端执行器的结构、功能和参数，确保其能够高效、准确地完成任务。安全防护针对特定应用过程中可能存在的安全风险，采取相应的安全防护措施，如设置防护栏、安全传感器等，确保操作过程的安全性。可靠性与稳定性在特定应用环境下，末端执行器应具有良好的可靠性和稳定性，能够长时间稳定运行，减少故障发生的概率。175.6手动引导机器人的末端执行器易用性手动引导模式应易于理解和操作，减少操作人员的培训成本和学习难度。灵活性手动引导模式应能适应不同的操作场景和任务需求，提供足够的自由度和调整空间。安全性手动引导模式必须确保操作人员的安全，包括防止意外启动、确保紧急停止装置的有效性等。5.6手动引导机器人的末端执行器185.7末端执行器更换系统(工具更换器)保证操作人员安全更换系统应设计有安全防护措施，确保操作人员在更换过程中不会受到伤害。确保末端执行器稳定更换系统应具备可靠的锁定机制，确保末端执行器在更换过程中不会意外脱落或移动。防止误操作更换系统的操作应简单明了，防止因误操作导致的安全事故。5.7末端执行器更换系统(工具更换器)196验证和确认仿真验证在实际环境中对机器人末端执行器进行性能测试，包括负载能力、精度、稳定性等指标，确保其满足设计要求。实验验证对比分析将验证结果与类似产品或先前版本进行对比，评估其性能提升和改进效果。通过建立机器人末端执行器的数学模型，在仿真环境中进行验证，确保其性能符合预期要求。6验证和确认207使用信息在使用工业机器人系统前，必须详细阅读并理解操作手册，确保按照规范进行操作。操作规范在机器人工作区域内应设置明显的安全警示标识，提醒人员注意危险。危险提示制定应急处理预案，对可能发生的危险情况做出快速反应，确保人员和设备安全。应急处理7使用信息217.1通则功能性要求末端执行器应满足工业机器人系统的功能性要求，确保其能够稳定、准确地完成任务，并降低操作过程中的风险。安全性原则工业机器人系统的安全设计应遵循安全性原则，确保在末端执行器的设计、制造、使用等各个环节中，人员的安全得到充分保障。标准化与兼容性为提高工业机器人系统的通用性和互换性，末端执行器的设计应遵循相关国家标准和行业标准，同时保证其与其他系统组件的兼容性。7.1通则227.2说明书说明书应使用简洁、明确的语言描述，确保读者容易理解。清晰明了包含机器人的基本信息、操作指南、安全警示等内容。信息全面针对工业机器人系统的特点和要求，提供专业性的说明和建议。专业性7.2说明书23附录A(资料性)末端执行器风险评估的示例明确评估的对象是末端执行器，并界定评估所涉及的具体功能、操作模式等。确定评估目标和范围系统梳理末端执行器在运行过程中可能存在的各种危险源，包括机械、电气、热、辐射等。识别危险源对识别出的危险源进行风险分析，确定风险的大小和发生的可能性，进而判断其可接受程度。评估风险大小和可接受程度附录A(资料性)末端执行器风险评估的示例24附录B(资料性)夹持器设计及其安全性能的示例气动夹持器利用气压驱动，实现物体的夹持与释放，适用于轻至中等重量的物体。磁性夹持器利用磁力吸附物体，适用于金属等导磁材料的夹持。电动夹持器通过电机驱动，提供更大的夹持力，适用于重型或不规则形状的物体。附录B(资料性)夹持器设计及其安全性能的示例25附录C(资料性)危险示例—危险潜在起源和后果机械设计缺陷末端执行器可能由于设计不当而存在夹伤、切割等潜在危险。人为操作失误操作人员在使用末端执行器时，可能因误操作或疏忽而触发危险。控制系统故障控制系统失灵可能导致末端执行器非预期运动，引发危险。附录C(资料性)危险示例—危险潜在起源和后果26附录D(资料性)末端执行器功能导致的危险示例产生原因夹持力参数设置不当，缺乏力控制机制或传感器反馈不准确等。预防措施合理设置夹持力参数，配备力传感器并进行精确校准，确保在夹持过程中能够实时监控和调整夹持力。危害描述如果末端执行器的夹持力设置过大，可能导致被夹持物体损坏或产生过大的应力，进而引发危险。附录D(资料性)末端执行器功能导致的危险示例27参