传统上，机器人在安全笼子或围栏内单独工作。但是，今天在装配线上的更多应用需要人类和机器近距离工作。
在某些任务中，人类和机器人必须同时共享同一个工作空间。在这些情况下，必须根据风险程度限制机器人的力、速度和运动路径。
除此之外，风险取决于工人与机器人之间的距离。这就是传感器进入比赛的地方。各种激光扫描仪，光束，雷达系统和其他传感技术可以帮助确保人员和机器人之间的安全互动。
“虽然力量,限量协作机器人自动化世界吸引了大量的注意力在过去的几年里,仍然有许多传统机器人使用在世界各地的工厂,”汤姆Knauer说,行业经理巴鲁夫公司美国。”许多应用程序要求基础上机器人可以移动,重型零件快速准确。
“但是，工程师们想要将协作功能整合到老式机器中，使人们能够在它们附近工作，”克诺尔指出。“这就是我们看到人们对先进传感器越来越感兴趣的地方，比如3D摄像机系统、固态激光扫描仪和雷达扫描仪，它们超越了光幕或安全垫。
“一些已经投资于新型协作机器人的制造商正在购买激光扫描仪和其他设备，以创造一个额外的安全层，”克诺尔解释说。这使得当操作员离开安全区域时，他们可以使用最大的力量以全速运行机器。
“更紧密的人机互动将带来更高水平的生产力和协作，这在10年前是不可想象的，”克诺尔说。“未来许多应用的最佳解决方案将是人类与机器人一起工作，而不是机器人抢走人类的工作。”
“我们今天正在为传感器看到更多的需求，使机器人和人类密切合作，”克里斯·斯科特（Scient）为生病Inc.的工业安全，“近距离，同时，人类和人类之间安全合作机器人是高生产率，提高效率和改善的人体工程学的先决条件。
“[安全传感器]为人们提供靠近机器人工作的能力，同时还原生产停机，”斯科特解释。“这是通过智能，坚固和可靠的传感器和安全系统对环境的自适应感知来实现的。”
灵活的生产
对柔性制造的需求增加是人类与机器人协作趋势的背后原因。工程师希望能够快速重新配置其装配线进行产品转换，以及支持高混合，低批量生产。
“具有讽刺意味的是，这种对制造灵活性的要求正推动着两种不同的机器设计发展，”欧姆龙自动化美洲公司(Omron Automation Americas)核心技术市场经理托德•梅森-达内尔(Todd Mason-Darnell)表示。“首先，制造商正在寻找小型模块化制造设备，可以快速重新配置，如积木，以支持不断变化的生产需求。
“制造商也在朝向大型中央控制的生产线，具有单个PLC监控的多种操作，并由单个安全控制器保护，”Mason-Darnell解释说。“通过集中控制和安全系统，[工程师]可以轻松监控，控制和更新[装配线]以支持更改要求。
“在传统的功能安全模型中，有一个定义的静态危险区，”Mason-Darnell说。“安全[设备]的作用是防止工人在存在危险时访问该区域，或者检测工人是否进入该区域，然后停止危险运动。
“在过去的三年里，通过积极分享相同的空间，对人类和机器人的需求越来越多，”Mason-Darnell解释道。“这不仅通过允许工人和机器人在同一区域中并行完成任务来提高整体效率，它也可以在生产中提供更大的灵活性。机器人可以执行可重复的，常见的任务和[人类]可以解决可能呼叫创造性问题的可变任务。
梅森-达内尔指出:“随着协作工作空间的兴起，安全传感器的作用也发生了变化。”“与其定义一个固定的‘禁止’区域，即危险区域，制造商正在寻找具有适应性的危险区域的能力，并根据机器人和工人的位置和速度进行更新。
梅森-达内尔说:“有了这个模型，安全传感器的任务仍然是定位工人。”“然而，不再仅仅使用这些数据来停止或启动机器人，它与机器人的速度和有效载荷信息相结合，实时定义危险区域，并为机器人手臂定义安全路径和旅行速度。”危险区域仍然是禁区，但机器人的操作正在改变，以适应工人的安全，同时仍然能够生产。”
自动引导车等移动机器人的日益普及，也迫使工程师们重新考虑如何在工厂地面部署安全传感器。
“我们看到在横幅工程公司的传感器和安全性的自动化导轨上提高了安全性的安全性，即在设施中移动产品，”横幅工程公司的传感器和安全性“。”传感器提供方向，防止碰撞是他们的成功所必需的。现在更重要的是，为了确保人们并在那些机器人与那些机器人并肩工作。“
新产品
制造工程师可以选择各种创新安全传感器产品，使人们能够在装配线上靠近机器人。
例如，为了应对人们对工业4.0技术日益增长的兴趣，Banner Engineering开发了一种通信协议，帮助用户降低成本，简化安装和故障排除，防止和减少停机时间。串联诊断(ISD)允许工程师通过一个串联连接连接多达32个设备，并直接与最常用的plc通信。
“我们的SC10混合安全控制器能够支持两个ISD链，在ISD网络上提供64个设备，”Holmes解释说。“当安全事件发生时，系统会收到警报，其中包括关于哪个安全装置跳闸的信息，从而使故障排除变得轻而易举。
“In-Series Diagnostics还为使用的每个设备提供了额外的数据点阵列，包括独特的标签值、内部温度、电压等，以及设备特定的细节，如安全开关传感器和执行器之间的校准和距离，”Holmes说。“此外，如果设备接近跳闸，该系统会发出警告警报，以便在机器关闭前解决问题。”
激光扫描仪也变得越来越受欢迎。该设备连续扫描一个区域以创建二维保护区。它们可用于各种水平，垂直和移动应用。
“我们有独立的单元，主单元和远程单元，连接到四个扫描仪，以及有编码器输入的扫描仪，可以直接读取，以选择适当的安全区域，”霍姆斯说。“它们降低了成本，并消除了对额外硬件(如安全PLC)所需功能的需求。
霍姆斯指出:“激光扫描仪在单个设备上可以达到275度的保护，可以解决复杂的应用，多达70个独特的安全区域设置和三个独立的安全输出。”
如今，一些工厂也在使用安全雷达系统。Leuze Electronic Inc.最近推出了LBK装置，该装置利用雷达波来确定工人的移动，并阻止来自警戒区域的危险移动。
Leuze公司的安全产品专家Rod Karch表示:“LBK不受液体、碎片、灰尘、污垢和温度等环境问题的影响，这在主要的光学传感器安全传感器领域是独一无二的。”“LBK非常坚固，它使用雷达波来探测人体运动。”
为了解决日益增长的对机器人保护技术的需求，SICK最近开发了sBot Speed系列。它为协同机器人应用提供了实现速度和分离监测所需的核心硬件。
“该系统可以很容易地进行扩展和定制，以满足应用程序的特定需求，”Scott说。sBot Speed系统包括软件、编程逻辑和机器人制造商专用文档。这为客户提供了快速启动和运行安全系统所需的所有工具。”
Veo Robotics Inc.推出的另一款旨在改善人与机器人协作的新产品是FreeMove。该工业机器人保护系统采用先进的计算机视觉和3D传感技术，最近获得了TÜV Rheinland的安全认证，并已通过ISO 13849 PLd，类别3认证。它与ABB、发那科、库卡和安川的各种机器人合作。
Veo Robotics的总裁兼首席执行官帕特里克·索巴尔瓦罗(Patrick Sobalvarro)说:“通过提供易于安装、完整的安全[系统]，可以根据需求变化迅速重新配置，FreeMove使工厂中最灵活的两种资源——人和机器人——更容易地协同工作。”“与光幕和其他电子敏感保护装置不同，这些装置需要工程师进行复杂的计算和仔细的规划，才能知道哪些条件是安全的，哪些是不安全的，FreeMove的传感器以3D的方式持续监控整个工作单元。”
“通过这些数据，FreeMove知道什么可能是人类，什么绝对不是;它了解机器人的状态;它会自动动态地判断机器人是否需要减速或停止以确保人类安全，以及何时可以安全恢复操作。”索巴尔瓦罗解释道。
Sobalvarro说:“通过允许在协作应用中使用标准的工业机器人，FreeMove使工作单元更加灵活和高效。”“它使制造工程师能够保护机器人和非机器人的危险，提供一个全面的安全系统，为复杂工作单元的设计和调试提供劳动力节约。
Sobalvarro指出:“这导致更短的设计时间、更少的定制机械和更短的工作单元运作前的交付时间。”FreeMove还改善了对机器人和人类的利用，减少了麻烦的故障，提供更短的周期，更高的单位生产率和更快的故障恢复，所有这些都改进了人体工程学和安全性。”
一家厂家已经在航空航天，家电，汽车，建筑设备，消费品和电子行业的各种制造商中使用的飞行员安装。应用程序包括操作员装载站，码垛和零件演示。
Sobalvarro说:“由于对定制化、灵活性、变化、更快的产品周期和对质量问题的更快反应的需求不断增加，我们今天在制造业中需要比以往更多的人力。”“未来最好的生产环境将是人机(无缝)交互的环境。”
