工业机器人安全事故分析与安全对策研究

引言：随着人工智能技术的飞速进步，工业机器人以其高效、精准、灵活等优势在制造业得到广泛应用。机器人的大规模普及极大提升了生产效率和产品质量，推进了智能制造的跨越式发展，如何在发展机器人经济的同时最大限度规避安全风险，成为机器人产业可持续发展须攻克的关键命题。对此，本文聚焦工业机器人安全这一议题展开深入研究，以期从技术创新、制度建设、人员培训等维度探寻事故防范之策。

1 工业机器人安全事故的原因分析

工业机器人安全事故的原因复杂多样，归根结底是人、机、环境三者之间的矛盾冲突导致，深入剖析事故发生的诱因是从源头预防和减少事故的关键所在。

从人的因素来看，操作人员安全意识薄弱、违章操作是引发事故的主要原因之一，部分从业人员对机器人的危险性认识不足，存在侥幸心理，在与机器人交互作业时疏于防范，酿成惨剧。而在机器人维修、保养环节，一些人员技能不足、经验欠缺，操作失误进而诱发事故。

机器人系统本身的缺陷，也是事故发生的重要诱因。机器人大多是精密复杂的装备，从机械结构到控制系统，任何一个环节出现故障或设计缺陷都可能埋下安全隐患。而机器人长期高强度工作，部件老化磨损在所难免，如果平时疏于检修保养，一旦达到失效临界点，极易引发事故。此外，恶劣的作业环境也是诱发事故的一大因素。当环境温度、湿度等超出机器人正常工作条件，或电磁干扰超标时，机器人部件容易出现异常，控制系统失灵，造成失控伤人，而杂乱拥挤的作业场地，易引发人机碰撞、机器人之间互撞等意外。

2 工业机器人安全事故的应对对策

2.1 安全设计优化

工业机器人的安全问题，归根结底要从源头抓起，采取主动预防策略，从根本上消除事故隐患。而这一切，都要依托于机器人设计开发阶段的安全理念优化和技术创新[1]。只有将安全理念内置于机器人的“基因”中，才能从本质上提升其固有安全水平，降低事故发生概率。

安全设计优化的第一要务是对机器人本体结构进行精心设计和改进，通过运用多学科设计优化以及碰撞仿真技术，针对零部件结构、材料开展轻量化安全设计。在该优化设计过程中，需重点关注机器人外形轮廓及去除尖锐棱角等不安全因素，并采用圆滑过渡的外形设计以降低碰撞时的伤害程度；在材料选择方面，要对材料类型加以优化，采用轻质高强度的新型材料，在确保机器人强度、刚度符合工艺要求的同时，最大限度降低其自重，进而减小运行惯性力、降低碰撞损伤风险。比如，采用碳纤维复合材料替代传统钢材，从而显著降低机械臂重量。进而应严格遵循安全标准设计硬件电路，提高抗干扰能力，确保出现故障时能自动切断电源，避免失控伤人。软件方面要采用模块化设计，并进行反复调试，提高程序稳定性，同时通过碰撞仿真技术建立不同生产场景下人机协作时的机器人控速标准，进而将相关安全参数编程到软件程序中，以实现对人员安全的主动保护。 例如对机器人的运动控制程序进行在线监测，一旦发现异常立即启动安全保护。还应赋予机器人一定程度的环境感知和主动规避能力，通过在机器人上装配视觉、力觉、接近等传感器，使其能感知外界环境变化并做出相应动作调整，可以装配安全保护停止装置，当检测到人体进入危险区域时立即制动。

2.2 操作人员培训与管理

机器人再先进，没有掌握其特性的人来操作也是无济于事，因此提高一线作业人员的安全素质和技能水平，是确保工业机器人安全运行的关键环节[2]。这就需要企业重视并切实加强员工培训和日常管理，将安全理念内化于心、外化于行。

培训内容不仅要传授机器人操作、编程、维修等方面的专业知识，还要重点强化安全教育，普及事故预防、避险逃生、应急处置等安全技能，而且培训方式要灵活多样，既要有集中授课，又要有现场实操练习，通过情景模拟、案例分析等加深员工的安全意识。日常管理要严格规范，要制定详尽的安全操作规程，明确各工种、各岗位的安全职责和操作规范并通过张贴标识、悬挂警示牌等加强宣传，建立严格的作业许可和监督检查制度，对违规操作行为及时予以制止和处罚。例如实行安全生产责任制，将安全指标纳入绩效考核，调动员工遵规守矩的积极性。

2.3 安全防护设施配备与维护

工业机器人作业现场危险源众多，仅依靠机器人本体的安全设计和人员的规范操作还远远不够，必须辅之以完善可靠的安全防护设施作为坚实后盾。可以说，安全防护设施是机器人安全运行的“最后一道防线”，其重要性不言而喻。

安全防护设施的配备要全面到位，覆盖机器人作业的各个环节和区域，应严格按照安全标准和工艺要求，在机器人本体、外围、行走路线等部位设置符合要求的防护装置[3]。对于存在挤压、碰撞等危险的区域，要设置可靠的隔离防护，如安全围栏、光幕等，一旦有人进入即自动切断电源。例如采用门锁联锁装置，人员通过安全门进入作业区时立即停止机器人运转。与此同时，日常维护保养是安全防护设施发挥效用的有力保障，应建立完善的定期检查、测试、维修制度，及时发现和消除设施的隐患或故障。检修人员要经过专门培训，严格按照操作规程进行作业，每班可对安全围栏进行例行检查并对光电保护装置进行灵敏度测试，发现问题应立即处理。

结束语：

工业机器人要实现健康可持续发展，必须时刻紧绷安全弦，坚持安全第一的原则，这就需要从技术设计、人员素质、管理制度、防护设施等多个维度下功夫，从源头消除事故隐患，同时还要与时俱进开展安全领域的创新研究，针对新情况新问题，探索更加智能化、人性化的安全防范方案。在人机协作不断深化的未来，唯有用安全为笔，以创新为墨，方能在智能制造的画卷中绘就最美的色彩。

参考文献：

[1]崔朝宇,伍国梁.工业机器人的安全标准与发展路线研究[J].品牌与标准化,2023,(05):190-192.

[2]古湘龙,张勇,汤龙.浅谈当下工业机器人使用安全问题[J].电子产品世界,2023,30(02):37-40+48.

[3]崔登祺,李梦玮,赵郑斌,等.工业机器人安全性问题分析研究[J].工业控制计算机,2022,35(12):99-100+104.