机器人安全评估

发布时间：2026-07-19 02:23:13 • 阅读量： • 来源：中析研究所

技术概述

随着工业4.0时代的到来，机器人技术在制造业、医疗、服务等领域的应用日益广泛。机器人安全评估作为保障人员和设备安全的关键环节，已成为机器人产品投放市场前必须完成的重要工作。机器人安全评估是指通过系统性的分析方法，对机器人系统在正常操作、异常状态及故障条件下可能产生的危险进行识别、分析和风险评估的过程。

机器人安全评估的核心目标是识别机器人全生命周期内可能存在的危险源，评估风险等级，并采取相应的风险降低措施。评估过程需要综合考虑机器人的设计、制造、安装、调试、操作、维护和报废等各个阶段。根据国际标准ISO 12100和ISO 10218系列标准的要求，机器人安全评估应采用系统化的方法，确保所有潜在危险得到有效控制。

从技术角度来看，机器人安全评估主要包括危险识别、风险评估和风险降低三个核心步骤。危险识别需要分析机器人的运动特性、能量来源、控制系统、人机交互方式等因素；风险评估则需要结合伤害严重程度、暴露频率和避免可能性等维度进行量化分析；风险降低措施则需要遵循本质安全设计、安全防护装置、信息警示的三步法原则。

机器人安全评估的意义不仅在于满足法规要求，更是企业社会责任的体现。通过科学、规范的安全评估，可以有效预防事故发生，保障操作人员生命安全，降低企业运营风险，提升产品市场竞争力。在当前智能制造快速发展的背景下，机器人安全评估已成为推动行业健康发展的关键技术支撑。

检测样品

机器人安全评估的检测样品范围涵盖了各种类型和用途的机器人产品。根据国际机器人联合会的分类标准，检测样品主要包括工业机器人和服务机器人两大类别。不同类型的机器人因其应用场景和技术特点的差异，其安全评估的重点也有所不同。

工业机器人：包括关节型机器人、直角坐标机器人、SCARA机器人、并联机器人等传统工业机器人，主要用于焊接、装配、搬运、涂装、码垛等工业生产环节
协作机器人：可与人类在同一工作空间内协同作业的机器人，具有力矩限制、碰撞检测等安全功能
移动机器人：包括自动导引车（AGV）、自主移动机器人（AMR）等具有移动能力的机器人系统
服务机器人：包括医疗手术机器人、康复机器人、清洁机器人、导览机器人等服务于人类生活的机器人产品
特种机器人：包括消防机器人、排爆机器人、水下机器人等在特殊环境下工作的机器人

在进行安全评估时，检测样品不仅包括机器人本体，还涵盖了机器人系统的关键组成部分。这包括控制器、驱动系统、传感系统、末端执行器、安全防护装置以及人机交互界面等。对于集成系统，还需要考虑机器人与周边设备、工件、工装夹具之间的相互作用关系。

检测样品的确定需要根据评估目的和范围进行明确界定。对于新产品定型评估，样品应代表最终量产状态；对于在用机器人评估，则需要对实际运行状态下的设备进行全面检测。样品的完整性直接影响评估结果的准确性和有效性，因此在评估开始前需要对样品状态进行确认和记录。

检测项目

机器人安全评估的检测项目涵盖了机械、电气、控制、功能等多个技术领域，需要根据相关标准要求进行全面检测。检测项目的设置需要覆盖机器人可能产生的各类危险，确保评估结果的科学性和完整性。

机械安全检测：包括运动部件防护检验、锐边尖角检查、稳定性测试、挤压剪切区域分析、碰撞力测量等
电气安全检测：包括绝缘电阻测试、介电强度试验、接地连续性检验、漏电流测量、电气间隙和爬电距离检查等
控制系统安全检测：包括安全控制功能验证、紧急停止功能测试、安全模式切换检验、安全参数设置确认等
协作机器人特殊检测：包括力和压力限制测量、碰撞检测灵敏度验证、功率和力限制功能测试、手动引导安全检验等
移动机器人检测：包括导航安全测试、避障功能验证、速度限制检验、紧急制动距离测量、区域防护验证等
噪声和振动检测：包括声功率级测量、振动加速度测试等
电磁兼容性检测：包括电磁发射测试和电磁抗扰度测试

功能安全评估是机器人安全评估的重要组成部分。根据IEC 61508和ISO 13849系列标准的要求，需要对机器人安全相关控制系统的安全完整性等级（SIL）或性能等级（PL）进行验证。检测项目包括安全功能响应时间测量、安全距离验证、冗余和诊断覆盖率确认等。

软件安全评估也是关键检测项目之一。随着机器人智能化程度的提高，软件在安全控制中的作用日益重要。软件安全评估包括软件安全生命周期审查、软件代码审查、软件功能测试、软件故障注入测试等内容，以确保软件失效不会导致危险状态发生。

检测方法

机器人安全评估采用多种检测方法相结合的方式，确保评估结果的准确性和全面性。检测方法的选择需要根据检测项目特点、标准要求和实际条件进行合理确定，同时需要注意检测方法的有效性和可操作性。

目视检验：通过视觉检查方式确认机器人结构设计、安全标识、防护装置等是否符合要求，适用于外观检查、标识检查等
测量检验：使用各类测量仪器对机器人的尺寸、运动参数、电气参数等进行定量测量
功能测试：通过实际操作验证机器人各项安全功能的正确性和可靠性，包括正常操作测试和异常操作测试
性能测试：对机器人的运动精度、响应时间、制动距离等性能参数进行测试验证
模拟故障测试：通过模拟各类故障条件，验证机器人安全控制系统的响应是否符合预期
风险评估分析：采用风险图法、数值评分法等方法对识别的危险进行量化评估

危险识别是安全评估的基础性工作，需要采用系统化的方法进行。常用的危险识别方法包括危险与可操作性分析（HAZOP）、故障模式与影响分析（FMEA）、故障树分析（FTA）、作业安全分析（JSA）等。这些方法可以单独使用，也可以组合使用，以确保危险识别的全面性。

在风险评估过程中，需要采用标准规定的风险评估方法。根据ISO 12100标准，风险评估需要考虑伤害严重程度（S）、暴露频率（F）和避免可能性（P）三个因素。通过风险图法可以确定风险等级，进而确定是否需要采取风险降低措施。对于复杂系统，还可以采用数值评分法进行更精确的风险量化。

人机交互安全评估是协作机器人安全评估的重要方法。根据ISO/TS 15066技术规范，需要对人体模型进行受力分析，评估不同身体部位在碰撞情况下的受力情况。检测方法包括接触力和压力测量、碰撞能量计算、瞬态与准静态接触分析等，以验证机器人与人接触时的安全性。

检测仪器

机器人安全评估需要使用多种专业检测仪器设备，以获取准确的检测数据。检测仪器的选择和校准状态直接影响检测结果的可信度，因此需要对检测仪器进行严格管理。

力测量系统：用于测量机器人与人接触时的力和压力分布，包括力传感器、压力分布测量系统等
运动参数测量仪器：包括激光跟踪仪、运动捕捉系统、编码器等，用于测量机器人的位置、速度、加速度等参数
电气安全测试仪器：包括绝缘电阻测试仪、耐压测试仪、接地电阻测试仪、漏电流测试仪等
噪声测量仪器：包括声级计、声校准器等，用于测量机器人的噪声水平
振动测量仪器：包括振动分析仪、加速度传感器等
电磁兼容测试设备：包括电磁兼容接收机、信号发生器、功率放大器、各类天线等
数据采集系统：用于实时采集和记录检测过程中的各类数据

力和压力测量是协作机器人安全评估的核心检测内容。检测仪器需要具备高精度和高采样频率，能够准确捕捉碰撞瞬间的力值变化。常用的检测仪器包括单轴力传感器、六轴力传感器、压力分布测量垫、碰撞测试假人等。检测前需要对仪器进行校准，确保测量结果的准确性。

功能安全验证测试需要使用专业的测试设备。测试设备应具备安全信号注入、故障模拟、响应时间测量等功能。常用的测试设备包括安全PLC测试装置、安全继电器测试仪、编码器模拟器等。通过这些设备可以模拟各类故障条件，验证安全控制系统的响应是否符合设计要求。

检测仪器的使用需要严格遵守操作规程，确保人员和设备安全。在进行带电检测、动态测试等高风险检测项目时，需要采取必要的安全防护措施，由经过培训的专业人员操作。检测数据的记录和保存需要符合质量管理体系要求，确保数据的完整性和可追溯性。

应用领域

机器人安全评估的应用领域十分广泛，涵盖了机器人产业链的各个环节。从机器人制造商、系统集成商到最终用户，都需要进行不同程度的安全评估工作。

机器人制造环节：产品定型前的安全评估是确保产品符合安全标准要求的关键步骤，包括设计安全评估、样机安全验证、型式检验等
系统集成环节：机器人系统集成商需要对完整系统进行安全评估，确保系统在实际运行条件下的安全性
生产应用环节：终端用户需要对机器人应用进行风险评估，制定安全操作规程，并定期进行安全状态评估
产品认证环节：认证机构依据相关标准对机器人产品进行安全认证评估，颁发产品认证证书
安全监管环节：监管部门对高风险机器人应用进行安全检查评估，确保安全合规

在汽车制造领域，机器人安全评估已得到广泛应用。汽车生产线大量使用焊接机器人、涂装机器人、装配机器人等，安全评估重点包括机械安全、电气安全、功能安全等内容。通过系统的安全评估，有效预防了机器人伤害事故的发生，保障了生产安全。

医疗机器人领域对安全评估提出了更高要求。手术机器人、康复机器人等直接与患者接触，一旦发生安全事故可能造成严重后果。医疗机器人的安全评估除符合一般机器人安全标准外，还需满足医疗器械相关法规要求，进行更严格的风险分析和验证确认。

服务机器人领域是近年来的新兴应用领域。随着服务机器人进入家庭、酒店、商场等公共场所，人机交互的安全性变得尤为重要。服务机器人安全评估重点关注碰撞安全、导航安全、电气安全等内容，确保机器人在非专业人员在场环境下的安全运行。

常见问题

机器人安全评估依据哪些标准？主要依据ISO 12100、ISO 10218-1、ISO 10218-2、ISO/TS 15066、GB 11291、GB/T 16855等国际和国家标准，不同类型机器人还需参照相应的专用标准。
协作机器人安全评估的特殊要求有哪些？协作机器人除满足一般工业机器人安全要求外，还需按照ISO/TS 15066进行力和力限制验证、碰撞安全评估，确保与人类协作时的安全性。
安全评估与安全认证有什么区别？安全评估是由具备技术能力的机构对机器人进行的技术评估活动；安全认证是认证机构依据认证规则对产品进行的合格评定，通常需要经过型式试验、工厂审查等程序。
风险评估的结果如何应用？风险评估结果用于确定风险降低措施的需求，指导安全设计和安全防护方案的制定，是安全决策的重要依据。
多长时间需要进行一次安全评估？新产品定型时需要进行全面安全评估；在用机器人建议每年进行安全检查；当机器人进行改造、移动位置、变更用途时需要重新进行安全评估。
功能安全评估与常规安全评估有什么关系？功能安全评估是安全评估的重要组成部分，专门针对安全相关控制系统进行评估，验证其是否达到要求的安全完整性等级。
移动机器人安全评估的重点是什么？移动机器人安全评估重点关注导航安全、避障功能、制动性能、区域防护等内容，需验证移动过程中对人员和物品的保护措施。
如何确保安全评估的有效性？需要由具备专业能力的人员按照标准要求进行评估，使用经过校准的检测仪器，采用科学合理的评估方法，并保留完整的评估记录。