2.2 工业机器人的事故分析
以下是日本机器人协会(1234)提供的0 个典型的工业机器人事故案例[2]:
(1)1 名工人的手指被正在做正常上下运动的机器人夹在工件与切割夹具之间;
(2)机器人在进行正常操作时,当它把薄钢板传递到工人手中时割破了工人的手指;
(3)在进行正常操作的机器人的手臂撞在工人身上,将工人撞伤;
(4)在进行人工操作时机器人手臂不符合指令要求,正当操作人员要进行调整时,头部被机器人划破。
表2 为机器人事故原因的调查统计分析。
表2 机器人事故原因统计分析
由上述事故案例和事故原因的调查统计分析,可以得出以下结论:
(1)在人工操作机器人时,机器人造成危险的可能性很大;
(2)在机器人造成的危险中,归因于设备自身误动作的有一半之多;
(3)由机器人自身错误所引起的和由人为失误所引起的事故发生率几乎相等;
(4)机器人作为自动化设备在其正常操作条件下,发生事故次数占总事故次数的比重很大,可达22.4%-66.4%;
(5)机器人的设计和生产不能保证使用机器人时绝对安全或绝对不发生故障,安全使用机器人还取决于使用者的技术水平和保养及维修等诸多因素。
3 工业机器人的安全对策分析
3.1 故障树分析法(FTA)
故障树分析法(FTA)是被广泛使用的演绎分析工具,可以用清晰的结构层次展现故障的发生原因、情形。在人机器人工作环境中,所有潜在的危险都是由于不安全条件和不安全行为所致,可用故障树分析(FTA)方法对危险的原因结果逻辑关系作演绎分析。
由于机器人的使用方式和操作对象不同,完成的工作以及使用的工具都不尽相同,涉及的能量形式也不同,因此,在进行故障分析时应全面考虑,对上述各种不同点都要有对应的安全措施。
以下是对机器人误动作造成的人身伤害事故的 原因进行归纳整理,做出的故障树(见图1)。
通过FTA对人机器人环境中潜在事故危险的分析研究发现,可采取以下几点措施来有效地减少危险:
(1)减少异常能量的转换。如图中的X1、X2、X3、X9等。要提高机器人硬件的可靠性,例如改进控制板的设计,采取标准化措施,有完全可靠的紧急停车方法,避免机器人失控。同时还应尽量避免操作人员在机器人的危险区内工作。
(2)使异常能量最小化。如图中的X2、X3、X8等。用降低机器人运动速度的办法来减少,例如编程操作人员必须接近机器人的危险时,应密切注意负载情况。一旦发现负载的重量、尺寸和形状超过极限,就要立即停车检查;还要研究负载的运动,以减少错误操作和机器人的误动作。
(3)优化防护措施。如图中的X4、X5、X8等。在使用机器人时应该采取各种预防事故的措施,如安装防护栏、安全闸,用传感器监控,用检测器检测等。在有机器人的全自动装配线等大型自动化系统中,还应更多地从工艺过程角度出发,制订更全面、合理的安全措施。