近来年随着工业自动化趋势不断加强，全球工业机器人的使用逐年提升。政府在各个行业鼓励和支持工业机器人市场的发展，不断制定和完善相关政策以推动智能产线、智能工厂建设，也促进了国内机器人行业的发展。除此之外，因为工业机器人可以大大提高生产效率，减少人工成本和管理成本，企业机器换人的需求也在不断增长，这将成为中国工业机器人行业发展的重要推动力。

据统计，2016-2022年我国工业机器人产量由7.24万台增长至44.31万台，我国工业机器人销量由8.5万台增长至30.3万台。从安装量看，2021年我国工业机器人安装量达26.82万台，为全球第一，占比51.88%。

然而一个不争的事实是，国内自研的工业机器人不管是在安全性还是可靠性方面距离国外品牌还具有较大差距。在实际的市场占有率方面，“四大家族”在中国工业机器人市场的市占率合计将近40%，分别是发那科（12%）、ABB（11%）、KUKA（8%）和安川（8%）。国内厂商的出货量前四位市卙率合计26%，有13家市占率在2-3%之间，内资厂商间竞争激烈。

据国际机器人联合会(IFR)发布的2017年世界机器人统计资料显示，2017年全球工业机器人平均密度为每1万名员工中有74台机器人。机器人代替人工提升劳动效率的同时，其由此已发的安全事故也随之增多，根据美国劳工局统计，美国总共有4585名工作人员死于涉及机器人的事故中，因此针对工业机器人产品的安全标准研究就显得非常重要。

机器人安全性不可忽视

技术的快速发展使得人们可以制造越来越精密、功能丰富的机器人，但机器人尤其是民用机器人更多考虑其功能性，而对安全性考虑较少，这一现象在国内尤其严重。众多移动式的所谓“服务机器人”中，对安全性的考虑少之又少。甚至部分企业认为机器人装一个雷达，有一个急停开关就是安全的。安全意识之薄弱可见一斑。

根据统计显示，百分之五十六的机器人伤害被归类为夹伤，百分之四十四的伤害被归类为撞击伤。根据美国的一项研究发现，生产线工人的风险最大，其次是维护工人和程序员。综合下来，糟糕的现场安全防护措施和人为失误造成了大多数伤害。 

根据对实际发生的机器伤人事件的研究表明，许多机器人事故是在非常规操作条件下发生的，例如编程，维护，测试，设置或调整。 在许多此类操作中，工人可能会暂时处于机器人的工作范围内，在此情况下，意外操作可能会导致受伤。

人机交互频繁的场所使用机器人会导致许多危险和伤害。 一些机器人，特别是那些在传统工业环境中的机器人，既快速又动力有很强大。 这增加了受伤的可能性，例如，作为汽车装配线一部分的机械臂可能会遇到电机堵塞的情况。正在努力解决机器人卡死的工人在机器人卡住时可能会突然被手臂撞到。 此外，如果工人站在与附近机械臂重叠的区域中，如果机器被意外启动，则他或她可能会受到其他移动设备的伤害。

人与机器人和机器的互动有七个与之相关的危险源：

• 人为错误

• 控制错误

• 未经授权的访问

• 机械故障

• 环境原因

• 电源系统和不正确的安装

其中，人为错误可能是从一行不正确的代码到机械臂上的螺栓松动的任何事物。 许多危害可能源于人为错误。 控制错误是内在的，通常不可控也不可预测。 当不熟悉该区域的人员进入机器人的域时，会发生未经授权的访问危险。机械故障随时可能发生，并且故障单元通常是不可预测的。 环境源是可能导致机器人故障的环境中诸如电磁或无线电干扰之类的事物。 动力系统是气动 ， 液压或电动动力源；这些电源可能会发生故障并引起火灾，泄漏或电击。 不正确的安装是不言自明的。 松动的螺栓或裸露的电线会导致固有的危险。

接下来一个系列的文章，我们以工业机器人为例，简要的普及下机器人应用常见标准及部分安全要求，希望借此可以引发越来越多的业内人士加强对机器人应用安全的重视。

机器人安全主要关注点：

1、整机机械安全

ISO 10218-1规定了四种单独的人机协作操作模式，以确保人员不会暴露于不可接受的风险中。ISO 10218-2预定了

1、安全器件的功能安全

我们在各种各样的机器人说明书或者文献中经常会看到功能安全（Functional Safety）的概念，那么什么是功能安全呢？

功能安全一词最早出现在Neil Storey在1996年出版的《Safety Critical Computer Systems》。

在这本书中，Storey定义了系统安全的三个方面：

Primary Safety：主要关注硬件/机械对人体造成直接伤害，例如漏电、高温烫伤等；

Functional Safety：功能安全是整个系统安全的一部分，它与设备能否正确的执行其设计功能有关（包括出现人员操作失误、软硬件失效以及环境发生变化的情况时）。人们在操作/使用设备时总会面临各种各样损害身体健康甚至危及生命的风险，功能安全的目标是把人从这种不可接受的风险中解放出来。例如协作机器人在工作时，内置的传感器会监控运行速度和输出力矩，如果与人员发生碰撞，会立刻停止机器人的运行，保证机器人的碰撞力和对外输出的能量不超过一定的限值，防止对人体造成严重伤害，这就是功能安全的一个实例。不具备功能安全特性的传统工业机器人，即使厂商宣传他的机器人系统经过多重测试，不会出现程序跑飞撞到人的情况，我们也不能说他的机器人是安全的，因为这个机器人没有采用有效的机制来检测及降低故障发送的可能性。

Indirect Safety：主要是指电子信息系统的安全，关注由于错误的信息（Information）输入而导致给出错误的输出信息。例如医疗系统中，通常会建立病人数据库，如果病人数据库出错，那么可能会导致后续的诊断出错。

功能安全是对于产品全生命周期的分析，在设计、制造、使用、维护各个环节都要考虑功能安全，如何使产品在整个生命周期都能满足安全完整性等级的要求已成为工业机器领域业内关注的重点，而全球知名买家也对产品采购相继提出了关于功能安全的要求。

2、控制系统安全

ISO 15066&ISO 10218这两份标准详细规定了工业机器人中与安全相关的控制系统的要求，包括急停功能、保护性停止、降速控制、速度监控、使能装置、示教急停、防意外启动、停止监控、轴及空间的安全软限位、力及力矩的限制、轴限位控制、动态限位控制等。

在每一个机器人的安全操作手册中，都会看到停止类别 1/2/3或者STOP 1/2/3的字样，这是什么意思呢？

停止类别规定了机器人（机电设备）三种不同安全级别的停止方式。

停止类别0，又称Stop 0：立即切断电机的动力电源。由于电机在减速的过程中失去了动力，无法控制，所以机器人会偏离预先定义的运行轨迹，是一种不受控的停止方式；大部分的急停按钮实现的停止就是Stop 0，依靠刹车系统来停止机器人。

停止类别1，又称Stop 1：控制器控制电机减速到停止后，再切断动力电源。这是一种受控的停止方式，机器人基本上会按照预先定义的轨迹完成减速；在最新的机器人系统中，由于安全控制器技术的使用，急停按钮触发的停止大多数属于这种停止（手动模式下除外），以保护刹车系统。

停止类别2:，又称Stop 2：完全通过伺服系统减速，停止后不切断动力电源，电机仍处于通电状态，是完全受控的停止方式；现在机器人的程序停止均属于此类。