机器人基本知识培训.docx

1、机器人基本知识培训第2章 安 全内容 页次1概述 . 21.1说明 . 22 适用的安全标准 . 23 灭火 . 34 安全功能说明 . 35 安全工作程序 . 45.1正常操作 . 46 编程, 测试和维护 . 47 安全功能 . 57.1 操作的安全控制链 . 57.2 紧急停止 . 67.3 使用操作模式选择器选择相应的模式 . 67.4 装置使能 .77.5 手持控制 . 77.6 通用保护停（General Mode Safeguarded Stop (GS) ）的连接 . 87.7 自动保护停（Automatic Mode Safeguarded Stop (AS)）的连接. .

2、97.8 限制工作范围 . 97.9 辅助功能 . 98 与端部效应器相关的安全问题（Safety Risks Related to End Effectors） . 98.1机械爪 . 98.2 工具/工件 . 108.3 气动/液压系统 . 109 工作中出现干扰所产生的危险 . 1010 在安装和维护中存在的危险 . 1011 带电部件产生的危险 . 1212 机械臂突然释放 . 1213 责任限制 . 1314 相关的信息 . 13第2章 安 全1 概述安全方面的信息覆盖了操作工业机器人的各种活动。这些信息不包含如何设计、安装和操作一个完整的系统，也不包含各种外部设备，这些都可以影响整

3、个系统的安全。为了保护人身安全，整个系统的设计和安装必须遵守机器人安装地点所在国家的法律法规和标准。ABB工业机器人的使用者有责任遵守所在国家相应的安全方面的法律法规。有责任保证与机器人一同工作的人身安全保护装置被正确的设计和安装。机器人的操作人员、维护人员和其它相关人员必须熟悉工业机器人的操作和故障处理。具体详见用户指南和产品手册（Userss Guide and Product Manual.）。包含有机器人控制程序的磁盘不能以任何方式进行更改，这种更改可能会导致安全功能，例如减速运行功能的丧失。1.1 说明除了内置安全功能外，机器人也配有一个接口，用于外部安全装置的连接。通过这个接口，外

4、部安全功能可以和其它的机器和外部设备相互结合。这就意味着控制信号能够作用于来自外部设备以及机器人的安全信号。在产品手册安装和调试（Product Manual - Installation and Commissioning）中说明了如何在机器人和外部设备之间连接安全装置。2 适用的安全标准机器人的设计符合ISO10218, Jan. 1992, Industrial Robot Safety.（工业机器人安全）标准的要求。机器人本身也满足ANSI/RIA 15.06-1999规定。第2章 安全3 灭 火当机器人（操纵器、控制器）着火时应该使用二氧化碳灭火器进行灭火。4 安全功能说明紧急停止（

5、Emergency stop IEC 204-1,10.7）停止机器人所有其它的控制功能，切断机器人驱动轴的动力供应，停止所有的运动动作，切断由机器人控制的其它具有危险性功能的动力供应。装置使能（Enabling device ISO 11161, 3.4）以手动的方式在一个地方进行连续的操作，允许危险功能存在，但是并不启动它们。在其它的地方危险功能可以被安全地停止。安全停止（Safety stop ISO 10218 (EN 775), 6.4.3）当提供有安全停止电路时，每一个机器人必须和这个电路做必要的连接以实现保护和互锁。在机器人进行移动操作之前必须要对驱动装置的动力进行复位。然而仅使

6、驱动装置的动力复位还不足以启动任何操作。减速（Reduced speed ISO 10218 (EN 775), 3.2.17）这是由机器人供应商提供的唯一可以选择的速度。自动限制机器人的速度到一个特定值，为了使操作者有足够的时间逃离危险区域或者停止机器人运行。互锁（Interlock (保护) ISO 10218 (EN 775), 3.2.8）使一个保护装置和机器人的控制器和/或机器人的电源系统及其相应设备进行相互连接。手持控制（Hold-to-run control ISO 10218 (EN 775), 3.2.7）只有手按在开关上才能够进行操作，一旦手松开操作立即停止。第2章 安全5

7、 安全工作程序必须执行安全工作程序以防止产生意外伤害。在任何时候，在任何情况下，安全装置和安全电路都不能被修改、旁路或者改变。5.1 正常操作只有（操作者）在防护栏外才能够进行自动模式下的正常操作。6 编程, 测试 和维护即使是在低速运行时机器人也是非常沉重和有力量的。当进入机器人的工作区域时，必须遵守所在国家相应的安全法律法规。操作者必须明白一个事实那就是机器人可能会产生一些意外的运动。运动中暂时的停顿可能意味着马上就要高速运动。操作者还必须明白另一个事实就是外部信号可以影响机器人的控制程序，会出现某些运动方式改变时并没有事先发出警告。如果必须要在机器人的工作区域内进行操作，下述几点必须要得

8、到遵守： 控制器上的操作模式选择器必须置于手动模式位置，使来自计算机和遥控面板的操作指令无效。 使操作模式选择器位于 250 mm/s位置，这时机器人的速度被限制为最大250毫米/秒（10英寸/秒）。这个位置是进入工作区域的正常位置。100% full speed （全速）位置只有经过专门培训的人才能够使用，其应该明白他所面临的危险。不要在示教盒上或者PC上改变“Transm gear ratio”（齿轮传动比）或者其它的运动参数。这会影响到安全功能Reduced speed 250 mm/s.（250毫米/秒低速）。 在编程和测试期间，一旦不需要机器人运动应该立即释放“装置使能”。不能以任何

9、方式使“装置使能”不起作用。 程序编制人员通过安全门进入机器人的工作区域时应该随身带着示教盒，这样就不会出现其他人未经允许就对机器人进行操作的情况。第2章 安全7 安全功能7.1 操作的安全控制链操作安全控制链基于双电气安全链，在MOTORS ON（电机运行）模式中，它和机器人的计算机相互作用。每一个电气安全链有若干个开关组成，它们的连接方式保证只有所有的开关都闭合时，机器人才能够转入MOTORS ON（电机运行）模式。MOTORS ON（电机运行）模式意味着驱动功率已经加到电机上了。如果操作安全链中的如何一个触点是开启状态，机器人一直会置于MOTORS OFF（电机关断）模式。MOTORS

10、OFF（电机关断）模式意味着驱动功率不能够加到机器人的电机上，抱闸一直起作用。在控制柜的面板上部的LED（发光二极管）指示开关的状态，这些开关的状态在示教盒上（I/O窗口）也有显示。停机后这些开关必须要复位，否则机器人无法再次启动。安全控制链的两个主要通道的循环监控时间限制在2至4秒。安全链不能以任何方式旁路、修改或者改变。第2章 安全7.2 紧急停止（Emergency stops）如果出现危及操作者和设备的情况应该使用紧急停止功能。在机器人控制器的操作者面板上和示教盒上都装有内置式紧急停止按钮。用户可以将外部紧急停止装置（按钮，等等）接入安全链（请参考Product Manual - In

11、stallation and Commissioning产品手册安装和使用）。其连接必须与紧急停止电路的标准一致。在机器人投入使用之前，使用者必须检查所有的紧急停止按钮或者其它安全装置以确保它们能够正常工作。在重新转换到MOTORS ON（电机运行）模式之前，应该找出停机原因并且排除故障。7.3 使用操作模式选择器选择相应的模式使用机器人相应的安全要求应该符合ISO/DIS 10218标准，它们以不同的工作模式来体现，可以使用带有模式位置非常明晰的控制装置进行选择。有一种自动模式和两种手动模式可以使用：手动模式： 250 mm/s - max. speed is 250mm/s（最大运动速度为

12、250毫米/秒）100% - full speed（全速）自动模式：可以使用远地控制装置操纵机器人。当操作人员需要进入机器人的工作区域内时，必须选择手动模式 250 mm/s 或者手动模式100%。此时机器人必须使用示教盒控制，如果选择手动模式100则要使用手持控制（Hold-to-run control.）方式。使用自动模式，操作模式选择器应该置于位置，所有的安全设施，如：门、栅栏、光帘、光束、感应块、等等，都应该能够正常使用。任何人都不能滞留在机器人的工作区域之内。所有的控制装置，如：紧急停止按钮、控制面板和控制柜，必须能够方便的在机器人工作区域以外进行操作。在减速状态下进行编程和测试机器

13、人的减速运动可以按照下述方式进行：使操作模式选择器置于250 mm/s位置。在装置使能有效时使用示教盒才能够运行程序。第2章 安全在这种模式下，保护区域自动停止（AS）功能无效。全速状态下的测试机器人的全速运动可以使用下述方法来实现：将操作模式选择器置于100位置。只能使用示教盒并且在装置使能有效时才能够启动程序。如果使用“手持控制”（Hold-to-run contro），手持控制按钮必须有效。释放按钮就会停止程序的执行。100的模式仅供受过专门培训的人员使用。必须遵守机器人安装所在国家相应的法律法规。自动操作当下述条件得以满足时可以启动自动操作：操作模式选择器置于选择电机运行（MOTORS

14、 ON）模式。示教盒或者所接的远地控制装置都可以启动程序。各种功能的接线和互锁应该符合安全指令的要求。操作者必须站在机器人工作区域以外。7.4 装置使能当操作模式选择器置于手动（MANUAL）或者手动全速（MANUAL FULL SPEED）位置时，按压示教盒上的装置使能按钮，机器人可以进入电机运行（MOTORS ON）状态。由于一些原因使机器人进入到电机关断（MOTORS OFF）状态，而装置使能按钮仍然按下，如果希望重新使机器人进入电机运行（MOTORS ON）状态，必须松开装置使能按钮。当装置使能按钮被松开时，电机上的驱动电源被关断，抱闸起作用，机器人进入电机关断（MOTORS OFF）

15、状态。如果装置使能按钮重新起作用，机器人进入电机运行（MOTORS ON）状态。7.5手持控制（ Hold-to-run control）当操作模式选择器置于手动全速（MANUAL FULL SPEED）位置时，此功能有效。当第2章 安全操作模式选择器置于手动（MANUAL）位置时，通过设置一个参数也可以使此功能有效。当手持控制（Hold-to-run control）有效时，按下示教盒上的装置使能和手持按钮执行程序。当该按钮被释放时，轴的运动停止，但是机器人仍然保持电机运行（MOTORS ON）状态。现在详细说明在手持控制（Hold-to-run control）下如何执行程序： 在示教盒上

16、使装置使能有效。使用示教盒上的功能键选择执行方式：- Start (连续运行程序)- FWD (向前运动)BWD (向后运动)- 等待出现手持提示框。使示教盒上的手持按钮有效。只要手持（Hold-to-run）按钮被按下，程序就开始运行（根据所选择的执行方式）。释放该按钮程序停止执行，按下该按钮程序程序开始执行。对于FWD 和BWD方式，通过释放和按下手持按钮来执行下一个指令。释放手持按钮，重新选择执行方式，继续执行程序，就可以改变执行方式。只要再次使手持按钮有效，就可以继续执行程序而不会出现提示框。如果使用示教盒上的停止（Stop）按钮停止了程序的执行，通过释放手持按钮，再次使手持按钮有效，

17、就可以继续执行程序。当示教盒上的装置使能按钮被释放时，按照上述的动作次序重复进行就可以重新开始工作。7.6 通用保护停（General Mode Safeguarded Stop (GS) ）的连接通用保护停（GS）的连接用于互锁外部安全装置，例如：光帘、光束或者感应块。不论操作模式选择器置于什么位置，通用保护停都起作用。当该连接为开路状态时，机器人转入电机关断（MOTORS OFF）状态。为了恢复到电机运行（MOTORS ON）状态，引起安全停机的装置必须要被互锁，互锁的方式应该符合相应的安全法规。对装置本身进行恢复是一种不正常的做法。第2章 安全7.7自动保护停（Automatic Mod

18、e Safeguarded Stop (AS) ）的连接自动保护停（AS）的连接用于互锁外部安全装置，例如：光帘、光束或者感应块。其由系统制造商在外部使用。自动保护停主要用于在自动模式下正常的程序执行过程中。当操作模式选择器置于手动（MANUAL）或者手动全速（MANUAL FULL SPEED）位置时，自动保护停功能被旁路。7.8工作范围限制（ Limiting the working space）对于某些应用场合，机器人的主轴运动范围必须要进行限制，以建立一个足够大的安全区域。这样可以减少机器人受到损坏的危险，例如防止机器人和一些外部安全设施（如栅栏等）发生碰撞。轴1、轴2、轴3可以使用可

19、调整的机械限位器或者电气限位开关进行限制。如果使用限位器或者限位开关来限制工作范围，相应的软件限位参数也必须进行相应的改变。如果需要，三关节（自由度）轴的运动也可以使用计算机软件来进行限制。轴的运动限制应该由用户完成。7.9 辅助功能（Supplementary functions）特定数字输入端：: 通过一个数字输入信号产生一个停机命令。数字输入信号可以用来停止程序运行，例如，在外部设备上产生了一个故障，特定数字输出端： Error（错误） 指示机器人系统中出现错误。 Cycle_on（循环有效） 指示机器人正在执行程序。 MotOnState/MotOffState（电机运行状态/电机关断

20、状态） 指示机器人处于电机运行/电机关断（MOTORS ON / MOTORSOFF） 状态。 EmStop（紧急停止） - 指示机器人处于紧急停止状态。 AutoOn（自动有效）- 指示机器人处于自动模式。8 与端部效应器相关的安全问题（Safety Risks Related to End Effectors）8.1 机械手如果机械手用来抓取工件，应该防止出现工件意外松脱的问题。第2章 安全8.2工具/工件（Tools/workpieces）应该安全的拆卸工具，比如铣刀。在铣刀停止转动前不能够打开防护罩。设计机械手时应该考虑到即使出现动力丧失或者控制器受到干扰的情况也要保证工件能够被夹持。

21、能够通过手动操作（阀）来释放工件。8.3 气动/液压系统气动和液压系统有特定的法规要求。停机后在这样的系统中会存在剩余能量，因此必须要采取一些特殊的措施。对于气动系统和液压系统进行维修时，必须事先释放其中存在的压力。由系统固定的一些零件或者部件可能会在重力的作用下脱落。在紧急情况下应该使用卸荷阀。使用紧固螺栓防止工具等由于重力作用而产生坠落。9 工作中出现干扰所产生的危险如果工作过程被打断，必须额外加小心，和正常操作不同，这时出现的危险可能是令人意想不到的。这样的中断可能必须要采用手动方式恢复。处理这种意外的事故必须是由受过培训的人来做。他熟悉设备并且知道各个部分可能出现的危险。工业机器人是一

22、种灵活的设备，其可以应用于各种不同的工业场合。它的安装、调试和使用都有很强的专业性，而且还要遵守相应的安全法规。在如何时候都有采取预防措施。10 在安装和使用过程中可能出现的危险为了防止在机器人系统安装过程中出现危害人身和设备安全的事故，必须严格遵守所在国家相应的安全法规和ABB公司随机给出的机器人使用说明中的要求。以下给出的几点要特别引起注意： 系统集成商必须保证在安全功能中使用的所有回路处于互锁状态，而且要符合功能的使用标准。 必须要遵守产品手册安装和使用（Product Manual - Installation and Commissionin）中的要求。 接到机器人的主要动能必须能够

23、在机器人的工作区域外可以切断。 系统集成商必须保证使用在紧急停止功能中的所有回路以一种安全方式进行互锁，并第2章 安全且符合紧急停止功能的标准要求。 紧急停止按钮必须安装在一个便于操作的地方，发生意外时能够迅速按下，以停止机器人的运行。 在机器人工作区域前面应该建立一个安全区，穿过该区域才能进入机器人的工作区域。光电传感器或者感应开关是建立安全区的合适装置。 转台或者类似的东西可以用来使操作者远离机器人的工作区域。 负责设备操作的人员必须要保证安全指令有效。 机器人的安装人员必须受到适当的培训，培训内容应该包含所安装的机器人系统及其相关的安全事项。尽管有时候可以在通电情况下排除一些故障，但是我

24、们建议在排除故障、拆卸电线、安装或者拆除模块时，必须切断机器人的电源（将主开关置于OFF位置）。即使切断了机器人的电源，你还是有可能受到伤害。 当抱闸松开时，轴会受到重力的作用。除了存在被机器人运动部件撞伤的危险外，还有被拉杆挤伤的危险。 存储在机器人中的用于平衡运动轴的能量，当机器人或者相应的部件被拆卸时可能会释放。 拆除/安装机械部件时，要预防零件的坠落。 应该认识到在控制器中存在储能元件（直流部分）和发热的元件。在控制器内部有一些部件，例如输入/输出模块，可能会有外部供给的电源。第2章 安全11 带电部件产生的危险控制器下述部件有带有高压的危险：- 主电源/主开关- 电源单元- 用于计算机系统的电源模块 (55 V AC)- 整流单元 (260 V AC and 370 V DC. 带有电容器!)- 驱动单元(370 V DC)- 电源插座 (115/230 VAC)- 工具电源，或者加工过程中需要的特殊电源。- 即使机器人与主电源断开，接到控制柜的外部电源仍然带电。- 附加的接线-