工业机器人系统安全功能的研究与验证

摘要

随着工业机器人的快速发展和广泛应用，机器人安全功能在自动化行业的作用越来越来重要，确保工业机器人工作人员的安全已成为机器人最基本的要求，尤其是随着新的机器人安全标准的实施，人机协同工作的情况越来越多，如何进一步提高机器人系统的安全性能已成为工程应用中需要迫切解决的实际问题。本课题主要基于新时达工业机器人控制系统，结合目前国际国内工业机器人安全相关标准及系统安全的相关问题，采用新的工业机器人风险评估方法、完成了系统安全功能的设计、提高了系统安全性能，同时通过理论分析和试验验证初步解决了系统安全停止的相关问题。
　　首先，针对国内工业机器人普遍存在安全等级不高、安全设计缺乏标准的问题，深入研究了工业机器人国际国内安全标准的现状和设计要求、风险评估办法和风险控制对策，进而分析了控制系统安全设计过程中的一些关键问题，明确了机器人控制系统安全设计的目标和功能要求。
　　然后，基于新时达机器人现有控制系统架构，分析安全相关功能的实现方法和具体要求，完成了控制系统的安全设计、安全元器件的选型和原理分析，通过系统安全回路的设计提高了机器人的安全性能，提升了新时达机器人控制系统的安全性和可靠性，增强了产品市场竞争力和进一步通过相关安全认证的可能。
　　最后，应用最新的工业机器人控制系统的安全回路，分析了工业机器人在异常条件下的安全停止功能的实现过程和原理，并通过功能测试的方法进一步对安全停止功能进行试验研究，解决了工程应用中机器人实际跌落问题，提高了工业机器人工程应用中的安全性能。

目录

声明

摘要

1．1 课题背景

1．2 工业机器人安全功能简介

1．2．1 机器人安全功能的定义

1．2．2 工业机器人安全事故分析

1．2．3 工业机器人安全工程发展现状

1．3 系统安全功能研究的若干关键问题

1．3．1 系统安全功能设计有效指导方法

1．3．2 系统安全功能的整体性

1．3．3 合理的安全应对策略

1．4 本课题研究内容及意义

第二章 工业机器人安全标准研究及风险评估

2．1 工业机器人安全标准研究

2．1．1 国际机器人安全标准研究

2．1．2 国内机器人安全标准化现状

2．1．3 工业机器人安全元器件的选择

2．2 工业机器人风险评估

2．2．1 工业机器人危险识别

2．2．2 工业机器人风险评估

2．2．3 工业机器人的安全等级

2．3 工业机器人风险对策及控制措施

2．3．1 机器人安全等级的选择

2．3．2 机器人风险对策

2．3．3 机器人风险控制措施

2．4 本章小结

第三章 机器人系统总体安全设计与实现

3．1 机器人控制系统安全设计

3．1．1 机器人控制系统整体架构

3．1．2 机器人伺服系统的选型

3．1．3 机器人电气系统设计

3．2 机器人安全元器件选型

3．2．1 安全元器件简介

3．2．2 安全继电器的工作原理

3．3 机器人安全回路设计

3．3．1 机器人安全回路简介

3．3．2 机器人安全回路原理

3．4 本章小结

第四章 机器人系统安全功能实现策略的研究

4．1 机器人跌落问题分析

4．1．1 机器人跌落问题原因分类

4．1．2 机器人跌落问题原因分析

4．2 机器人制动方式选择

4．2．1 制动方式的区别和对比

4．2．2 机器人制动方式分析

4．3 机器人不同状态下安全停止功能的实现策略

4．3．1 伺服驱动供电电源断开时

4．3．2 机器人控制系统可控报警时

4．3．3 机器人伺服系统不可控报警时

4．4 本章小结

第五章 系统安全功能的试验研究与验证

5．1 机器人系统安全功能试验方法

5．1．1 机器人功能测试简介

5．1．2 机器人功能测试的试验方法

5．2 机器人安全停止功能的试验目的和方法

5．2．1 机器人安全停止功能的试验目的

5．2．2 机器人安全停止功能的试验方法

5．3 机器人安全停止功能的试验结果

5．3．1 机器人供电电源断开时

5．3．2 机器人控制系统报警时

5．3．3 安全停止功能的试验结论

5．4 本章小结

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研情况