工业机器人安全风险与防护升级策略

工业机器人安全风险与防护升级策略

工业机器人在现代制造业中扮演着至关重要的角色，然而，在享受机器人高速运转，提高生产效率的同时，安全隐患也在悄然酝酿。本文将探讨工业机器人可能引发的各类安全风险，并提出相应的防护升级策略。

工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力来完成各种复杂的工业生产任务。相比于传统的工业设备，工业机器人凭借其易用性、智能化水平高、生产效率高、易于管理且经济效益显著等优势，在电子、汽车、食品加工、包装、物流、化工、等各个工业领域得到了广泛应用。

工业机器人在现代制造业中扮演着至关重要的角色，然而，在享受机器人高速运转，提高生产效率的同时，安全隐患也在悄然酝酿。在自动化生产过程中，机器人与人类的协同作业已成为常态，在忙碌且复杂的环境下，人对车间安全风险的认知缺失容易诱发新的安全隐患，甚至进一步演变成猝不及防的重大安全事故。

工业机器人安全风险

国家标准GB11291.2在“机器人和机器人系统的重大危险清单”中，将机器人存在的危险情况可能引发的潜在后果划分为以下10种：

1. 机械危险：挤压、剪切、切割或切断、纠缠、拖入或困住、碰撞、刺伤或穿刺、摩擦、磨损、高压流体/煤气注入或喷射。
2. 电气危险：触电死亡、电击、灼伤、融化粒子的喷射。
3. 热能危险：灼伤（热或冷）、辐射伤害。
4. 噪声危害：丧失听力、丧失平衡、丧失意识、迷失方向、周围情况或分神的任何其他（如机械的）后果。
5. 震动危害：疲劳、损失神经、心血管疾病、冲压。
6. 辐射危害：灼伤、损伤皮肤和眼睛、相关疾病。
7. 材质危害：致敏、火灾、化学灼伤、吸入性疾病。
8. 人体工程危害：不良位姿或过分努力（重复性过度劳累）。
9. 与机器使用环境相关的危险：灼伤、疾病、打滑、跌落、呼吸系统损害、冲击。
10. 多种因素结合的危险：多种因素结合的危险或危险状况导致的任何其他后果。

根据安全理论，酿成这些潜在后果的主要有两个不安全因素，一是人的不安全行为，二是物的不安全状态。

引发安全风险的两大要素

人的不安全行为通常指的是由于人的失误、疏忽、违反操作规程或安全制度等原因导致的行为。而物的不安全状态则是指设备、设施、工具或原材料等在生产或使用过程中存在的缺陷、老化、磨损或故障。这两个不安全因素之间具有强关联性，它们单独或共同作用时容易导致事故的产生。

人的不安全行为

比如因人员安全意识淡薄引发的生产事故。当个体或团队缺乏足够的安全警觉性和防范意识时，他们可能会忽视潜在的危险，从而增加事故发生的可能性。工业生产又是重复且单调乏味的工作，有的员工在某个岗位上工作久了，自以为对流程熟悉就忽略操作规范，急于求成，甚至故意违反，这种行为极易引发生产安全事故。

物的不安全状态

比如因设备磨损故障或安全防护不到位引发的机械伤害事故。工业机器人的运动部件在高速运转时，若设备出现故障或安全防护不到位，可能导致夹伤、撞伤等机械伤害。这类伤害往往发生在机器人的工作范围内，操作人员若未遵守安全规范，误入危险区域，便可能遭受伤害。

事故案例

人或物的不安全状态可能会引发哪些后果？仅凭文字叙述或许难以形成深刻印象。接下来，让我们通过一组动图回顾那些触目惊心的事故现场，它们将直观地揭示“人和物安全状态”所承载的重大意义。

• 事故案例1：作业人员因疏忽误入机器人操作区域，惨遭碾压当场死亡。
• 事故案例2：机器人工作区域未设安全围栏，操作人员不安全站位，被机械臂碾压致死。
• 事故案例3：作业人员违规进入码垛设备活动区域，被机器人撞击碾压当场致死。

工业机器人安全防护措施

安全事故往往发生在人的作业空间和机械的作业空间重叠的危险区域中，防止机械伤害的基本原理是：阻断不安全因素，确保机器人运行条件安全。因此，工业机器人安全防护措施可以从两方面入手：消除人的不安全行为和消除物的不安全状态。

措施——消除人的不安全行为

从安全生产的角度来看，消除人的不安全行为是确保生产过程平稳、员工人身安全的重要环节。可以采用以下消除措施：

• 措施1：加强安全教育与培训
  注重对员工进行系统的安全教育，包括安全生产法律法规、安全操作规程、事故案例分析等内容。通过反复的教育和培训，使员工逐渐形成正确的安全意识，掌握必要的安全操作技能，避免在生产过程中出现违章操作、忽视安全等行为。

• 措施2：完善安全管理制度
  建立完善的安全管理制度，明确各级人员的安全职责和权限，规范员工在生产过程中的行为。同时，要加强对安全管理制度的监督和检查，确保各项制度得到有效执行。对于违反安全管理制度的行为，应及时进行纠正和处罚，以儆效尤。

• 措施3：实施奖惩激励措施
  通过设立安全奖励制度，对在生产过程中表现突出、遵守安全规定的员工进行表彰和奖励，激发他们的工作积极性和安全意识。

• 措施4：创建良好的安全文化氛围
  通过宣传栏、标语、文化活动等方式，向员工传递安全理念、安全知识和安全技能。同时，鼓励员工积极参与安全文化活动，如岗位对标活动、标准化作业大赛等，帮助员工强化良好的安全习惯和行为模式。这些举措的实施有助于减少生产过程中的安全事故和人员伤亡，保障企业的安全生产和员工的生命安全。

措施——消除物的不安全状态

确保工业机器人在安全的环境下高效运行是消除物的不安全状态的有效手段。实现的方法原则上有以下两种：

1. 隔离原则 ——将人和机械的运转输出在空间上分离，即通过安全围栏、安全光幕等装置进行安全防护；
2. 停止原则 ——在时间上分离，即通过联锁装置进一步加强安全防护。

• 措施1：安全围栏——屏障隔离
  安全围栏作为一种为了防止人员进入特定区域而临时建立的隔离措施，在工业场景中都会与其他装置组合使用，以增强其隔离、警示或保护的功能。比如，安全围栏与LOTO挂牌组合使用，可用于提醒人员注意危险，不要进入或靠近特定区域；安全围栏与联锁开关组合使用，可以确保围栏在未经授权的情况下不会被打开，从而防止人员进入危险区域。

• 措施2：安全光幕——感应隔离
  安全光幕是一种在工业自动化领域广泛应用的安全防护装置，特别适用于冲压机械、包装机械、自动化装配线、机器人作业区等存在潜在危险区域的自动化设备上。安全光幕通过发射和接收红外光束或激光束来形成一道或多道不可见的保护屏障。当人体或物体进入该区域时，会立即切断或停止机器的运行，从而有效防止事故的发生。

• 措施3：安全联锁装置——控制隔离
  安全联锁装置通过机械或电气设备的互相制约来实现联锁功能，常用于工业自动化产线或机器人在特定的安全条件下有序运行，以防止误操作、设备故障或外部因素导致的安全事故。

安全联锁装置可以与安全门联用并实现互锁功能。当安全门处于关闭并锁定状态时，安全联锁装置会发送信号给关联设备（如机器人、生产线等）的控制系统中。这个信号表明门是安全的，设备可以正常运行。然而，一旦门被打开（无论是正常操作还是未经授权的闯入），安全联锁装置会立即发送一个中断信号，触发设备的紧急停止机制，以防止人员进入危险区域时发生安全事故。

结语：工业机器人在显著提升生产效率的同时，也伴随着众多安全隐患。无论采取何种策略应对安全生产挑战，确保人与物持续处于安全状态才是解决问题的核心所在。