機器人：“工廠殺手”還是“靠譜朋友”？
機器人“殺人”了……
就在前幾天，德國大眾汽車公司一所工廠發(fā)生一起悲劇，一名技術員被機器人“殺死”了。這起事故發(fā)生于距法蘭克福約100公里的包納塔爾工廠，遇難技術員是大眾承包商，當時他與一名同事合作安置機器人，但被機器人擊中胸部，并被抓起、重重摔在一塊金屬板上，最終因傷重不治身亡。
腦補畫面，網(wǎng)友著實捏把汗，小編心也顫一顫……
機器人不是“終結者”
與小編一樣，許多網(wǎng)友因這件事不約而同想到了好萊塢系列科幻影片《終結者》：影片中，人類研制的高級計算機控制系統(tǒng)“天網(wǎng)”失控，機器人擁有自我意志后，開始與人類為敵，屠殺人類。
第一部《終結者》在1984年上映。而人類對機器人的擔憂卻比這更早， 早在上世紀70年代就發(fā)生過自動化組裝生產線的事故，而第一起記錄在案的機器人致人死亡事件，發(fā)生在1979年的福特(Ford)美國工廠。自那以來，機器人致死事件每年都會發(fā)生，或許在所有致人死亡的工業(yè)事故中所占比例不大，但也引起人們的恐慌。
但是將機器人稱為“終結者”，多慮了。此次被大家稱為“兇手”的機器人屬于重型機器人，重型機器人通常被放置在安全籠后面，防止其與人類意外接觸，在這起事件中，遇難技術員事發(fā)時正站在安全籠內。再說到重型機器人，將它定義其為一臺工業(yè)機械手似乎更合適些，因為該機器設備依賴于特定編程程序指令的控制，而非智能控制。所以在此事件中，更大的可能性是技術員在安裝調試過程中，意外觸碰或啟動了某些工作程序，致使機器人在指令的驅動下，發(fā)出一些動作，而這些動作恰巧又撞到并勾起正在范圍內工作的技術人員，由此對其造成了致命的傷害。
員工可靠的好幫手
當今機器人應用飛速發(fā)展，無非是解決生產中的三個問題：人干不了（針對于特種機器人），人干不好（針對汽車等高端領域），人不想干（針對國內一般制造業(yè)），現(xiàn)在基本已到了“人不想干”的階段，需要用到大量的機器人。事實上，機器人不但不是“工廠殺手”，還很可能降低了工廠中的整體死亡率，原因是假如由人力來做機器人所做的工作，本會有更多的人在一系列工業(yè)事故中喪生，機器人可將員工從單調的重復性工作中解放出來，從事更具技術性的工作，這樣，工人或許還省得下現(xiàn)場了，離工廠的危險源也就更遠一步。
“機器人殺人事件”再次敲響了人們對于機器人安全問題的警鐘。人為操作因素姑且不論，就談機器人安全，Asimov的科幻小說《機器人》中有三條重要的規(guī)則：機器人不能主動傷害人、必須遵循人的指令以及必須保護其自身不受傷害。之前，我們對于機器安全問題比較忽略，因為安全系統(tǒng)看上去是巨大且長久的投資，短期之內也許得不到太具體的效益，但從效率、生產線、政策法規(guī)及企業(yè)對員工的責任四大方面來說，機器人上所設置的安全系統(tǒng)及安全功能是不可或缺的。
在機器人的安全性上，最大的挑戰(zhàn)莫過于構建控制系統(tǒng)，對人員和機器人進行完整的實時性監(jiān)控，確保能夠造成人員傷害的事故不會發(fā)生。而近年來，各大自動化廠商的盟主們也紛紛在操作控制及設備的安全上發(fā)力，讓自己的機器人變得更加可靠。
貝加萊SLS@TCP功能塊及可視化的openSAFETY應用開發(fā)
舉例而言，早在2010年，貝加萊就開發(fā)了SLS@TCP功能模塊來解決機器人關節(jié)的速度限制問題，并針對機器人工具中心點（TCP）的速度限制，在減速運行、示教及維護上來保障設備及人身的安全。如今，貝加萊將機器人安全控制的功能進行延伸，當用戶登陸“SafeDESIGNER”，就可針對SafeRC SLS、SafeRC SLP和SafeRCSLO等模塊進行安全性檢測；除此之外，集成安全功能的ACOPOS伺服驅動提供安全軸定位，除了監(jiān)測TCP速度和串聯(lián)機器人所有關節(jié)速度（即SLS），也可用來監(jiān)測SLP和工具安裝法蘭定位。也就是說，當你已知機器人定位，就可以計算出所有關節(jié)、工具安裝法蘭、TCP坐標位置和附加監(jiān)測點坐標位置。
匯川機器人安全系統(tǒng)三大優(yōu)勢
國內廠商來說，匯川技術機器人產品針對機器人安全系統(tǒng)設立三大功能：自主碰撞檢測——基于自動學習功能，在線監(jiān)測與診斷重復軌跡是否發(fā)生碰撞；基于動力學模型控制，主動預估非重復軌跡是否發(fā)生碰撞；同時可實現(xiàn)在機器人故障、撞擊情況下的力矩及速度限制，最終實現(xiàn)安全停機。安全區(qū)域和障礙物自動規(guī)避——用戶可根據(jù)應用場合設定不同等級的安全區(qū)域，當機器人進入設定的區(qū)域后機器人控制系統(tǒng)將會有相應的安全防護措施。根據(jù)仿真軟件實現(xiàn)將設備周邊的障礙物設計入機器人運動區(qū)域，同時識別和提取非工作區(qū)和路徑的特征。當機器人因故障、撞擊等原因停機之后，可在安全速度、安全力矩等條件下重新啟動機器人并安全地回歸原點；可靈活配置的安全接口——配備多種接口并可根據(jù)配置的安全接口信號反饋做出相應的安全防護措施。
康耐視公司In-Sight®視覺系統(tǒng)
除了整個的控制系統(tǒng)的技術升級和優(yōu)化，在設備的安全性上，企業(yè)也大有作為。比如，康耐視公司著名的In-Sight®視覺系統(tǒng)中配備了“TestRun”的功能，TestRun可以幫助員工確認“邊界線”檢查，優(yōu)化產品檢測標準。VisionView操作員界面用于在工廠車間執(zhí)行TestRun，如果存在可能會對視覺系統(tǒng)的運行造成不利影響的情況，TestRun將提醒操作員，盡可能避免不良結果。如果操作員修改程序，TestRun將確保這些修改不會對其它任何程序造成影響，并在新的項目或程序部署后，為日志文件提供可以確認的和文件記錄的測試信息，這些信息可以確認系統(tǒng)性能。再比如，Rethink公司的獨有專利——串聯(lián)彈性驅動器（SEA）成功應用于Baxter機器人中，SEA包括一臺電機、齒輪箱以及彈簧，對于SEA而言，彈簧壓縮量就相當于力傳感器，SEA通過彈簧的壓縮量來控制力的輸出，相比于彈性驅動，Rethink認為剛性驅動更符合安全要求，就像被彈簧彈中和被硬物擊中的差別一樣。
與cobot安全的“親密接觸”
就拿出事兒的大眾汽車所在的汽車工業(yè)來說，它是當前機器人應用最為密集的產業(yè)，除了重型機器人之外，被稱為“工作場所助理機器人”的“協(xié)作機器人（collaborativerobot，又稱cobot）”在汽車領域中被廣泛應用。目前，有些汽車制造商已經開始把cobot投入生產線與工人一起工作， cobot沒有配備安全籠,不過可以在制造時限制它們的力量和速度，這些機器人還裝有傳感器,能夠探測人類的運動。按照有些機器人的設計，它們在發(fā)現(xiàn)有人過于靠近時就會停止工作。從設計上說，這種機器人是不在籠子里而是在人們身邊工作的。這種機器人擁有傳感器及其他安防措施，能夠限制它們的力氣并防止它們橫沖直撞。
對于一些生產而言，由于機器人被關在鐵籠子里，這使得很多復雜的并且需要人與人之間配合的工作無法進行。而人機協(xié)作機器人則客服了曾經的弊端，將無防護的機器人從牢籠中解放出來。它們能使自動化生產更加貼近于小型和中型產品，生產廠商可根據(jù)不同的產品尺寸靈活地選擇自動化解決方案。但是cobot在生產線上與人“親密接觸”，那么，與之協(xié)同工作人員的安全應該如何保障？
2013年5月，美國機器人工業(yè)協(xié)會（RIA）宣布最新的機器人安全標準已經通過美國國界標準學會（ANSI）的認可，此標準為cobot提出了四項要求：具有安全等級的受控制動、手控、速度和間距監(jiān)控及限制功率和力。通俗點講，就是在速度和間距監(jiān)控模式下，當人員靠近機器人，機器人的運行速度將會減慢，甚至當人員與機器人的距離過于相近時，cobot就會停止工作并選擇其它的運行路徑。在受制功率和受限力的模式下，如果人類的身體和cobot發(fā)生了明顯的接觸，那么必須確保接觸力足夠的小才可以。
安川電機Motoman雙臂機器人
具有代表性的是安川電機的Motoman雙臂機器人，它采用了具有安全等級的受控制動。在某些情況下，他們也對速度和間隔距離進行監(jiān)控。與其它協(xié)同機器人不同，Motoman系統(tǒng)的速度和功率與傳統(tǒng)機器人類似，他的設計基于獨立性作業(yè)場合，但是在配備了安全性之后，它也可用于協(xié)同作業(yè)場合。Motoman的功能安全選配單元上采用了具有安全等級的受控制動組件，候著位于機器人的控制器上，外部安全激光傳感器可以發(fā)現(xiàn)人員是否進入機器人作業(yè)區(qū)域，并通知機器人手臂減速或者停止。
Universal Robots UR系列機器人在生產線上工作
UniversalRobots 的UR系列機器人的重量只有18kg，利用其專利傳感技術幫助其實現(xiàn)功率和力的限制功能，在機器的每一個位置配置冗余編碼器，通過電流和位置數(shù)據(jù)，就能夠推算出力，機器人知道它使用多少牛頓的力足以負載或者移動物體，當發(fā)現(xiàn)李菊過高時，機器人手臂就會安全關閉避免發(fā)生事故。
ABB YuMi雙臂協(xié)作機器人
不得不提的是ABB YuMi雙臂協(xié)作機器人。憑借人性化安全設計，YuMi能夠與人類進行近距離協(xié)作。它擁有一付輕量化的剛性鎂鋁合金骨架以及被軟性材料包裹的塑料外殼，能夠很好地吸收對外部的沖擊。當YuMi感知到一個突然沖擊，比如與人類同事相碰撞時，它能夠在幾毫秒的時間內暫停運動，并且很輕松就可以再次恢復運動，如同在遙控器上按下播放鍵一樣簡單。此外，YuMi的關節(jié)處沒有任何夾緊點，在關節(jié)開合過程中，不會對人體任何敏感部位造成傷害。
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