工业机器人风险评价

黄达豪

摘要：工业机器人技术是现代科技发展的重要方向之一，随着技术越来越成熟，其安全性方面的问题也越来越引起了广泛的关注。减少工业机器人带来的伤害成了工业机器人设计过程中必须考虑到的问题，需要对工业机器人进行风险评价。风险评价是风险分析和评价的集合，是从工业机器人的全生命周期出发的综合评价行为。本文结合工业机器人风险案例，全面评价了工业机器人的应用风险，希望可以起到一定的作用。

关键词：工业机器人；安全；风险评估

1工业机器人的风险分析

1.1各种限制的确定

进行工业机器人风险评价的因素有使用限制、空间限制、时间限制及其他限制，需要对这些限制进行确定，才能完成风险分析。使用限制是在不同的操作模式下或者不同的机器人使用者的情况下，对可能会出现的使用错误情况进行预判等操作。空间限制是在使用机器人前事先考虑到机器人的运动轨迹以及人机交互行为所产生的空间需求，以事先做出决策。时间限制是在使用机器人的过程中，充分考虑到机器人零部件的使用寿命，对此事先做出解决方案。其他限制是除了以上限制之外的限制，包括使用环境等因素。

1.2危险识别

除了确定工业机器人的各种限制，还应该事先全面考虑工业机器人在使用过程中可能会出现的各种风险，识别可能对机器或者操作者带来的伤害。按照工业机器人的全生命周期，包括机器人运输阶段、示教操作阶段、机器保养阶段、故障检测阶段以及机器报废阶段。在使用工业机器人之前，应该对工业机器人可能会造成的危险进行预测，便于在进行工业机器人风险评价时进行危险的识别。危险识别分为以下几个方面：

(1)工业机器人生命周期内人与机器的相互作用。需要考虑机器人生命周期内所有阶段的所有相关任务，主要任务类型包括但不限于设定、测试、示教、启动、所有运行模式、急停。

(2)工业机器人可能的状态，包括正常运行和非正常运行状态。正常运行状态是机器执行预定功能。非正常运行状态指的是由于各种原因，机器不能执行预定功能，这些原因包括机器人的一个或多个辅助装置失效、外部干扰（如冲击、振动、电磁干扰）等。

(3)非预期的操作者条件反射行为或对机器合理预见的误用。

1.3风险估计

危险识别只是对工业机器人危险的预判，而风险估计是对工业机器人可能造成的危险的严重程度进行一份量化的考量，并计算出风险发生的概率。通过分析计算，对工业机器人可能会造成的人体伤害程度（会严重致死还是会轻微伤残）以及危险波及范围（是只伤及一人还是死伤数人）进行不同程度上的分析。另外，对于能够避免风险发生的概率也要进行分析，并且商讨解决的措施，从不同的维度对工业机器人的风险进行估计，建立起风险估计的函数。

1.4风险评价目的

工业机器人风险评价主要是为了对工业机器人在工作过程中可能会出现的对周围或者自身的危险的事先评判，通过风险评价，力求把风险降到最低点。因此，工业机器人在设计过程中，也要充分考虑风险评价中所涉及的内容。

2工业机器人伤害事故案例

工业机器人具有高精确性和高灵活度，但是其本质上是具有强大破坏力的。工业机器人是一种通过编程来完成指令的机器，并不会由人类完全控制所有动作，加上其巨大的威力，所以可能会对工人的安全造成威胁。由于工业机器人在力量上、速度上都远远高出人类，所以其如果伤害到人体，将会造成无法挽回的伤害。

还有一些通过微小电流控制的大功率机器人，通常一点微小电流的异常波动就会造成工业机器人处于极大的失控状态。这样的例子在工业机器人领域屡见不鲜。日本在上个世纪七十年代就曾发生过一起工业机器人手臂，在失控状态下造成一死一伤的事故，原因就是强大的电流异常波动造成了计算机的数据丢失，导致机器人失控的发生，造成了一系列惨痛的日本机器人伤人事故。

3风险评价实施过程

风险分析、风险评定和风险减小这三个过程进行机器人风险评价。在风险分析的过程中，包括机械限制的确定、危险识别和风险评估，从而使以工业机器人在工作过程中的风险信息得以呈现。然后进行风险评定，来确认分析机器人风险分析的效果，以及再次减少风险的需要。在减小风险的过程中，考虑的方面应该包括以下几点：（1）本质安全设计。（2）安全防护或补充安全保护措施。（3）机械限制的改变。

另外，在降低风险的过程中，不应该只关注过高风险而忽视了小风险带来的危害。对于一些危害性不强，发生概率低的风险，也应该通过一定得方法将风险程度降到最低。

4风险评价工具

在风险评价的过程中可以用到很多方法，通常情况下这些方法被用来评估各类的风险等级指数以及风险的大小。用来风险评价的工具有很多，下表2列举了一些风险评价方面的工具。

表2风险评价工具

通过对工业器人的风险进行数值上的分析，可以从量上对工业机器人的风险评价提供一个参考，从而制定出减少工业机器人风险的策略。在处理工业机器人风险的过程中，精确的数值比用来规定性质的定义性句子更能让人做出选择。

5风险评价效果

在处理机器人风险管理的过程中，机器人的风险管理包括以下几个方面的好处：

（1）通过风险管理，风险的形象呈现越来越明确。

（2）通过风险管理判断出风险减小的需求，以及风险的优先处理顺序。

（3）制定出科学合理的风险管理措施。。

（4）通过风险评价增强了机器人使用的稳定性和安全性，减少了工业机器人风险发生的几率。

在实施工业机器人评价的过程中，评价的时间要合理，在确定工业机器人的样品得到完善后立刻做风险评价，争取在使用之前就掌握工业机器人机械方面的性能，为使用过程中可能会发生的工业机器人风险做好预防措施，防止发生意外情况。所以，在工业机器人的设计阶段，就要能够对工业机器人的机械结构、功能以及各个部分进行风险评价，从而制定出恰当的风险预防措施，减小工业机器人风险发生的概率，节约施工和研发成本。然后，在工业机器人投入使用的过程中，要维护机器的有效性，以便下一次风险评价的准确性。

6总结

目前在我国工业机器人已经成为制造业发展的主流方向，但是在确保工业机器人的风险性方面依旧做的不够，相关工作人员没有相应的工业机器人风险意识，也没有强制性的风险评价体系，容易造成一些不必要的后果。本文通过相关案例对工业机器人风险评估目的、风险实施过程和风险评价工具进行了分析，希望可以对我国的工业机器人发展起到一定的作用。

参考文献：

[1]陈锦汉,余荣斌.改进FMECA的工业机器人失效风险分析[J].中国测试,2017(7).

[2]何发昌.工业机器人应用工程的经济评价初探[C]//机器人学术会.2007.