3500/25-01-01-00 讨论了机器人与人类并肩工作是否安全

以人为中心的制造对安全生产提出了很高的要求，因为机器与人类操作员密切合作。不同于与人类操作员物理分离的传统工业机器人，cobots被设计来与人类并肩工作。这导致了对安全性的更高要求。

扭矩传感器可用于碰撞检测和力控制。人类操作员预先设置扭矩传感器的范围。当发生碰撞时，传感器检测到的力/扭矩将超过预设范围，触发紧急停止功能。由于坚固和廉价，扭矩传感器是协作机器人最广泛使用的传感器。然而，扭矩传感器只能在碰撞发生后检测扭矩变化，这意味着它们无法预测和提前检测即将发生的碰撞。

接近传感器和视觉传感器可能是解决这一问题的理想方案，因为它们可以检测和监控人类操作员和机器之间的距离。接近传感器通常是电容传感器。当人类操作者接近生物手臂时，传感器和人类之间的空气间隙的电容将会改变。然而，接近传感器相对昂贵，并且需要许多接近传感器来使cobot能够从每个方向检测人类操作者，这最终导致高成本和降低的可负担性。

除了接近传感器，视觉系统在探测人类方面也发挥着重要作用。作为电容式接近传感器的缺点之一，精确检测传感器和物体之间的距离是困难的，因为测量值根据物体的特性而变化。同时，近程传感器检测到的最大距离是有限的，通常为几百毫米。为了缓解这个问题，距离传感器可以用来帮助提高人机交互(HRI)的安全性和功能性。飞行时间(ToF)传感器是一种距离传感器，可以用在机器人皮肤上作为避免碰撞的测量方法，也可以用作末端工具(EoAT)。为了检测距离，ToF传感器使用光电二极管(单个传感器元件或阵列)和主动照明。将障碍物反射的光波与透射的光波进行比较，从而确定距离。

该信息然后被用于构建物体的3D模型。简单地说，ToF传感器通过测量当物体被红外线照射时接收到从物体反射的光的时间来检测到物体的距离。ToF传感器的距离测量的平均误差相对较小(小于10%)。然而，尽管它在检测距离方面有很大的前景，但到目前为止，IDTechEx没有看到任何商业化的ToF传感器用于近程传感。IDTechEx认为这有几个原因:

1. 易受环境光线条件影响:由于ToF本质上使用光，因此，它们会受到环境光条件的影响。
2. 散射光:如果ToF传感器周围的表面非常亮，它们会显著散射光波，导致不必要的反射，最终会影响精度。
3. 多重反射:当ToF传感器位于角落或凹面形状时，可能会有不必要的反射，因为光线可能会被反射多次，这会扭曲测量结果。