人- 機協作（HRC）指的是人和自動化機器共享工作空間并同時進行作業的工作場景。由于受工業4.0驅動，這種模型可以實現高度靈活的工作過程、最高的工廠可用率和生產力以及經濟效率。但是有一個前提條件，就是必須采用與具體應用相適應的安全技術。

人-機交互：空間和時間問題

在提出工業4.0之前很長時間內，工業自動化領域就開始關注人和機器之間的交互。到目前為止，主要提出了兩種交互場景–共存與合作–覆蓋了90%的人機交互情況。在這里，空間和時間都是非常重要的交互參數。

共存：人和機器在交互期間同時處于相鄰區域。

合作：人和機器共享同一個工作區域，但是各自在不同的時間開展工作。

在工業4.0框架下，第三種交互形式越來越受到人們關注：人和機器人之間的協作，他們會同時處于同一個工作空間。在協作場景下，具有安全運動學特性的標準工業機器人不再能提供足夠的安全性，必須使用協作型機器人。

在這種情況下，必須根據實際的風險等級，對機器人的力度、速度和運動路徑進行監控和限制。在必要的時候，機器人需要停止或關閉。因此，人與機器人之間的距離就成了決定性的安全參數。

風險評估始終排在第一位 – 即使使用coboter（協作型機器人）也不例外

每一個人-機協作場景都不相同，即使所使用的機器人是專為與人之間的此類協作而開發的，也必須對每個HRC單獨進行風險評估，此類協作型機器人從最初設計時就要確保多種本質安全特性。

與此同時，協作空間必須滿足基本要求，比如與存在擠壓或受困危險的臨近可訪問區域之間的最小距離要求。HRC應用的功能安全標準是以許多通用標準為基礎的，比如IEC 61508、IEC 62061和ISO 13849-1/-2等標準。此外，還要考慮ISO 10218-1/-2工業機器人安全標準和ISO/TS 15066協作型機器人設計標準。

機器人系統開發商和集成商不僅要仔細檢查功能性，確保滿足機器人制造商在設計方面所采取防范措施的標準要求，還要將所有殘留危險和風險都考慮在內。因此，必須按照ISO 12100標準對機器人系統進行風險評估，以確定降低風險所需要的安全措施（比如安全光幕或安全激光掃描儀等）。

安全導向的協作型機器人系統運行模式

根據ISO/TS 15066技術標準，共有四種不同的協作運行模式：

安全監控停機：

讓機器人停止，以與人進行交互。

人工引導：

以人工方式引導機器人在合適的低速度下運行，從而確保HRC安全。

功率和力度限制：

通過減小機器人的功率、力度和速度來實現必要的安全性，比如使用安全相關控制系統的限制功能，或者帶有生物機械負荷限制功能的本質安全型機器人設計，都能確保不會出現危險或傷害。無論人和機器人之間發生有意還是無意的物理接觸，上述安全特性都能得到保證。

速度和距離監控：

一種高度靈活的工作模式。通過對機器人的速度和運動路徑進行監控，主動適應受保護協作空間內操作員的工作速度。安全距離會被全程監控，并且在必要時會讓機器人減速或停止，或者改變其運動路徑。當操作員和機器之間的距離再次增加到容許最小距離以上時，機器人會恢復正常速度和運動路徑。這樣可以及時地恢復機器人的生產力。

HRC功能安全：一站式提供專業技能、豐富產品和實施支持

在ISO/TS 15066標準提出的四種協作模式中，“速度和距離監控”在HRC應用方面具有最大的發展潛力。因此，我們既不能忽略目前仍是主流的共存和合作式交互模式，也要清楚安全導向的傳感器和控制技術在確保順暢的人-機協作方面面臨著新的挑戰。
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