人与机器人之间的安全协作“安全是首要考虑因素”

以下是对Matthias Umbreit博士的访谈；Matthias Umbreit博士供职于德国法定事故保险机构，担任机械、系统和生产自动化部门主管，负责木材和金属专业领域；访谈主题是人类与机器人之间的安全协作。

工业领域机器人用量增加背后的原因是什么？

为了在德国这样一个高薪资国家保留制造业，自动化正稳步崛起。德国使用机器人的密度仅次于美国和日本。机器人在所有行业均有应用，特别是在汽车行业、车身制造及金属和木材加工行业。这些行业越来越需要提高生产方式的经济效益，换言之，必须在经济上切实可行。在批量生产规模不断缩减的时代，生产过程需要具备更大的灵活性：不论在什么情况下，制定生产过程中的各个生产步骤时，都要尽量高效、经济；未来的目标是实现工人和机器人在生产过程中始终灵活协作。

机器人在其中扮演什么样的角色？

新一代协同机器人正在开启更多的应用领域。以往完全人工化的工作站现在可以实现半自动化。这种分工方式日益收获经济效益，在人机工程学和人口统计学方面也同样如此：在归类为“红色”的工作站，由机器人负责涉及自身单方面工作负荷的工作过程，例如高空工作。此外，机器人还负责具有重复性及要求精确度的工作步骤，例如拧螺丝。机器人在特定任务中的参与度有可能差别很大。机器人可在工作阶段发挥日益增强的作用，并且无需从一开始就执行整个工作过程。

安全有多么重要？

机器人与人类的接近意味着安全性成为首要考虑因素。研究项目中掌握的生物机械学限值指明了与人体接触时允许施加多大的压力或力。这些限制取决于所述的身体部位。您可在DGUV信息中查询这些限值，此外这些限值也已整合到国际标准中。作为安全功能的组成部分，控制部件（例如力矩监控器或速度监控器）显然亦须满足标准要求。

采取的协作形式有哪些？

有四种不同类型的协作：第一种，安全受监控停止。在此情况下，如果工人进入共享工作空间，机器人便会停机，一旦工人离开共享工作空间，机器人便会重新启动。第二种，人工控制。机器人的运动由工人进行控制。第三种，速度和距离监控。在这种类型中，机器人防止人机接触，实现方式为，当机器人和工人互相靠近时，机器人降低速度，然后当双方互相离开时，再次提高速度。第四种，压强和力度限制，这种类型日益成为关注焦点，并且投入实践。在这种类型中，通过技术手段将工人和机器人之间的接触力限制在无害水平。因此压强和力度限制日益成为人机协作安全实施的重要趋势。但是采用上述前三种协作类型的传统工业机器人还会继续存在。

人类在未来人机协作中起到什么样的作用？其中有哪些挑战？

除了安全性，机器人工作站在经济上取得成功的重要因素还有系统的人机工程学和机器人的适应性和用户友好性。从真正意义上说，主动进行技术教育和技术接触至关重要。根据我们的经验，工人对协同机器人的反响非常积极，能够准确理解机器人的意图：作为一种具有多用途的有益工具，机器人可与工人进行协作，共同完成全新的工作过程，从而帮助我们执行繁重困难的任务。

您认为接下来几年内人机协作的应用会怎样发展？

下一代工业机器人将针对专门任务进行配备。轻型机器人带有力度传感器、专门圆角处理或柔性的抓爪系统等装置，不再会对工人带来危险。此外，它们还有可能配备触觉防护装置。因此，我们未来将会看到专门开发设计用于密切人机协作的新一代工业机器人。但是还必须从全面的角度，将应用视为一个系统，包括机器人工具和设备，特别是专门设计用于人机协作的工具。此外，还有必要开发各种测量系统，以使应用中的力度和压力等参数可以测量。其目标是使系统集成商可以尽量简单地对系统进行实际验证。在这一方面我们已经步入正轨。