西克應用

　　概述

　　隨著具備集成安全功能的協作機器人在工業領域的市場份額不斷擴大，其易用性與快速部署優勢吸引了大量應用。但在實際應用中，人機協作（HRC）的安全防護難度遠超用戶預期，尤其是機器人末端執行器周圍的擠壓風險防護，僅依靠機器人自身的力和功率限制無法滿足安全需求。目前，行業多通過設置大范圍防護區域或加裝圍欄來保護末端執行器危險區域，真正的人機協作應用難以落地。

　　SICK 推出的機器人臂端防護裝置（End-of-Arm-Safeguard，簡稱 EOAS） ，作為全球首款針對機器人工具和工件區域的非接觸式防護解決方案，有效降低擠壓風險，為協作安全理念開辟全新可能。

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　　行業背景與安全挑戰

　　1.1 協作機器人應用現狀

　　近年來，具備集成安全功能的工業協作機器人市場份額顯著提升。其操作便捷、部署迅速的特點，使其在眾多領域具備高吸引力，大規模落地人機協作應用的前景曾為機器人行業注入強勁動力。

　　但實際場景中，人機協作應用的安全防護存在諸多復雜問題：機器人末端執行器（工具）及所攜帶工件的擠壓風險防護難度極高，僅依靠機器人自身的力和功率限制，無法達到理想的安全防護效果，導致真正的人機協作應用較少實現。

　　1.2 核心安全挑戰

　　在協作機器人應用中，力控型機器人雖能在超過設定力限時停止運行，結合機械設計與其他安全措施，可限制機器人手臂與人體碰撞或擠壓時的接觸壓力，避免嚴重傷害。但仍面臨以下關鍵挑戰：

　　•如何防護機器人工具及工件周圍區域的安全？

　　•如何實現尖銳 / 有棱角物體的協作式搬運？

　　•如何提升工人對協作應用安全性的認可度？

　　•如何平衡安全防護與生產效率？

　　•如何降低集成商與終端用戶在協作安全工程方面的難度，并實現規模化應用？

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　　工作原理與應用條件

　　2.1 基本工作原理

　　EOAS 在機器人工具和工件周圍生成防護區域，當防護區域被侵入時，立即觸發機器人減速或安全停止。

　　需注意：由于公差、信號處理及機器人制動時間的影響，機器人夾具和工件周圍的防護區域長度，必須大于 “危險范圍”（即從傳感器前屏測量的工具和工件長度）。

　　核心難題：當機器人靠近表面作業時，如何區分傳感器視野中的操作人員手部與常規物體？可通過 “工藝點接近” 或 “工藝路徑” 功能解決（詳見下文）。

　　2.2 關鍵功能原理

　　2.2.1 工藝點接近

　　（Process Point Approach）

　　為區分傳感器視野中的常規物體與操作人員手部，EOAS 采用 “工藝點” 方法：

　　工藝點接近流程從 “進入點” 開始，機器人沿 z 軸（從機器人工具法蘭視角）向拾取位置（即 “工藝點”）做直線運動，完成后沿原路徑返回進入點。

　　編程階段，將上述接近運動與傳感器測量數據作為參考模型存儲。

　　自動運行階段，當機器人再次接近同一工藝點時，將實際接近曲線與參考模型對比；若匹配，機器人可繼續靠近表面；若不匹配（如手部侵入防護區域或工藝點環境變化），EOAS  立即控制機器人安全停止。

　　2.2.2 工藝路徑（Process Path）

　　對于復雜的機器人運動，可采用 “工藝路徑” 替代 “工藝點”：

　　工藝路徑支持任意方向、角度的機器人運動編程，從 “進入點” 開始，沿自定義路徑運動，最終到達 “退出點”

　　編程完成后，將路徑與傳感器測量數據作為參考模型存儲

　　自動運行階段，機器人沿工藝路徑運動時，實時對比實際路徑數據與參考模型；若匹配，繼續運動；若不匹配（如手部侵入或路徑環境變化），立即安全停止

　　要求：進入點與退出點需處于 “自由空間”（無傳感器防護區域侵入）

　　2.2.3 人貨分離平面（Muting Plane）

　　EOAS 人貨分離功能可將機器人工作空間劃分為協作區域與非協作區域：

　　•當機器人工具法蘭穿過人貨分離平面進入非協作區域時，EOAS 安全功能暫停

　　•當機器人返回協作區域時，EOAS 安全功能重新激活

　　•注意：非協作區域需根據應用專屬安全方案，通過其他方式確保安全

　　03

　　應用領域與場景

　　3.1 核心應用領域

　　目前，EOAS 主要適用于以下協作機器人應用場景，后續將通過 EOAS URCap 軟件升級，拓展至點膠、擰螺絲及非安全自動化功能等領域：

　　•拾取與放置（Pick & Place）

　　•裝卸料（Machine Tending）

　　•搬運與裝配（Handling & Assembly）

　　3.2 典型應用場景

　　場景 1：半自動質量檢測

　　質量工程師在近距離分析機器人提供的檢測對象時，EOAS 可防護操作人員手部免受擠壓風險；實現手動與自動化流程的安全結合，既節省空間，又提升工人認可度。

　　場景 2：向機器流程送料

　　采用 EOAS 防護危險的工具 / 工件區域，替代機器人周圍的大范圍掃描防護；將安全所需空間降至最低，特別適合狹小作業環境。

　　場景 3：人員與機器人共同靠近工件料盤

　　操作人員向工件料盤補料時，機器人可正常運行，無需整體停機，提升處理效率；實現人機協作無手部擠壓風險，增強工人接受度。

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　　服務與支持體系

　　4.1 協作機器人安全服務

　　SICK 提供全方位的協作與協同機器人安全服務，具體如下：

　　4.2 產品與應用支持

　　SICK 建立三級支持體系，保障 EOAS 產品落地與應用：

　　一級支持：由各中國各地域銷售單位提供應用支持

　　二級支持：由SICK專業的安全解決方案團隊提供技術與應用支持

　　三級支持：由戰略產品管理與研發團隊提供支持

　　SICK

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