搜索结果: GB 11291.1-2011, GB11291.1-2011
| 标准编号 | GB 11291.1-2011 (GB11291.1-2011) | | 中文名称 | 工业环境用机器人 安全要求 第1部分：机器人 | | 英文名称 | Robots for industrial environments -- Safety requirements -- Part 1: Robot | | 行业 | 国家标准 | | 中标分类 | J28 | | 国际标准分类 | 25.040.30 | | 字数估计 | 28,246 | | 发布日期 | 2011-05-12 | | 实施日期 | 2011-10-01 | | 旧标准 (被替代) | GB 11291-1997 | | 引用标准 | GB 5226.1-2008; GB/T 15706.1-2007; GB/T 15706.2-2007; GB/T 16855.1-2008; GB/T 17799.2-2003; GB 17799.4-2001; ISO 9283-1998; ISO 14121-1999; ISO 13850; ISO 13855 | | 采用标准 | ISO 10218-1-2006, IDT; ISO 10218-1-2006/Cor 1-2007, IDT | | 标准依据 | 国家标准批准发布公告2011年第6号 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | | 范围 | GB 11291的本部分适用于工业机器人。虽然《工业环境用机器人 安全要求》建立的安全原则可能被其他类型的机器人所用, 但是本部分不适用于非工业机器人。 | GB 11291.1-2011
Robots for industrial environments.Safety requirements.Part 1: Robot
ICS 25.040.30
J28
中华人民共和国国家标准
代替GB 11291-1997
工业环境用机器人 安全要求
第1部分:机器人
Part1:Robot
(ISO 10218-1:2006,ISO 10218-1/Cor.1:2007,IDT)
2011-05-12发布
2011-10-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅰ
引言 Ⅱ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 危险识别及风险评估 5
5 设计要求及保护措施 6
6 使用资料 15
附录A(规范性附录) 主要危险列表 17
附录B(规范性附录) 停止时间/距离度量标准 19
附录C(资料性附录) 3位置使能装置功能特性 20
附录D(资料性附录) 可选特性 21
附录E(资料性附录) 操作方式标记的方法 22
参考文献 23
前言
本部分的全部技术内容为强制性。
GB 11291《工业环境用机器人 安全要求》分为以下部分:
---第1部分:机器人;
---第2部分:机器人系统与集成。
本部分为GB 11291的第1部分。
本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本部分代替GB 11291-1997《工业机器人 安全规范》。
本部分与GB 11291-1997相比主要变化如下:
---本部分更新了一些文件,使其更好地符合GB/T 15706-2007要求以及符合采用C类标准检
测和相应危害的要求。
---本部分增加了(但不仅限于)新的技术要求,包括与安全相关的控制系统性能、机器人停机功
能、使能装置、程序验证、无线示教盒准则、联动控制、协同机器人准则,以及最新的设计安全
规范。
本部分等同采用国际标准ISO 10218-1:2006《工业环境用机器人 安全要求 第1部分:机器人》
(英文版)和ISO 10218-1/Cor.1:2007(英文修订版)。
为了便于使用,本部分作如下编辑性改动:
---大写的英文缩写保留英文原名,去掉ISO 前言;
---将ISO 10218改为“GB 11291”和“《工业环境用机器人 安全要求》”;将“本国际标准”和
ISO 10218-1改为“本部分”和“GB 11291.1”;
---将规范性引用文件中已转化为国家标准的国际标准编号改为国家标准编号,并将相应的国家
标准采用的国际标准版本号放在国家标准编号后的括弧内,便于使用和查阅;未转化的国际标
准保留;
---删去了原文中不符合我国标准编写的字句。
与本标准中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下:
---GB/T 12642-2001 工业机器人 性能规范及其试验方法(eqvISO 9283:1998);
---GB 16754-2008 机械安全 急停 设计原则(ISO 13850:2006,IDT);
---GB/T 19876-2005 机械安全 与人体部位接近速度 相关防护设施的定位(ISO 13855:
2002,MOD)。
本部分由中国机械工业联合会提出。
本部分由全国自动化系统与集成标准化技术委员会(SAC/TC159)归口。
本部分起草单位:北京机械工业自动化所、北京航空航天大学。
本部分主要起草人:杨书评、贠超、王思斯。
本部分所代替标准的历次版本发布情况为:
---GB 11291-1997。
引 言
GB 11291是建立在承认工业机器人及工业机器人系统能导致特定危险基础上。
GB 11291是GB/T 15706.1-2007所述的C类标准。
机器的注意事项、危险的程度、危害情况及所涉及的事件都在GB 11291的范畴中得到描述。
C类标准与A类标准或B类标准是不同的。对于按照C类标准设计和制造的机器,C类标准条款
优先于其他标准条款。
机器人的相关危险得到广泛承认。但是,不同用途机器人系统的危险源往往是不同的,故危险类型
的数目直接关系到机器人的自动化过程和安装的复杂性。根据使用的机器人类型、使用机器人的目的、
机器人安装、编程、操作和维护的方式的不同,这些危险导致的相关风险也有所不同。
注1:并非所有在GB 11291中描述的危险都适用于每一台机器人。同样,某一特定危险情况的风险水平在不同机
器人间也可能有所不同。因此,在GB 11291中规定的安全要求和/或保护性措施对不同机器人可能会有所不
同,此时可进行一项风险评估以确定采用何种保护措施。
由于承认不同用途的工业机器人具有不同的危险特性,GB 11291分为两部分;第1部分提供了在
设计和制造机器人时的安全保证指导建议。由于工业机器人的应用安全性受到特定的机器人系统集成
在设计和应用中的影响,第2部分将提供从事机器人集成、安装、功能测试、编程、操作、保养和维修的人
员安全防护准则。
注2:由于在工业环境中,噪音被普遍认为是一种危害,符合3.18规定的机器人不能被认为是最终的成品。而符合
3.20规定的机器人系统才是考虑了噪音危害的机器。因此,在GB 11291的第2部分中规定了噪音危害的处
理措施。
工业环境用机器人 安全要求
第1部分:机器人
1 范围
GB 11291的本部分规定了工业机器人(在第3章中定义)的基本安全设计、防护措施以及使用信息
的要求和准则。描述了工业机器人相关的基本危害情况,并提出了消除或充分地减小这些危险的要求。
噪声作为一种潜在的危害没有在本部分涉及,但包含在GB 11291的第2部分中。
GB 11291的本部分适用于工业机器人。虽然《工业环境用机器人 安全要求》建立的安全原则可
能被其他类型的机器人所用,但是本部分不适用于非工业机器人。非工业机器人的实例包括(但不局限
于):水下、军用和空间机器人、遥控机械手、假肢和其他肢体残障人士的辅助装置、微型机器人(位移范
围< 1mm)、外科手术或康复机器人以及服务和消费机器人。
注1:对工业机器人系统、集成和安装的要求包含在第2部分。
注2:特殊的应用(焊接、激光切割、机械加工等)可能产生另外的危险,这些危险在机器人的设计中可能需要考虑。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB 5226.1-2008 机械电气安全 机械电气设备 第1部分:通用技术条件(IEC 60204-1:2005,
IDT)
GB/T 15706.1-2007 机械安全 基本概念与设计通则 第1 部分:基本术语和方法
(ISO 12100-1:2003,IDT)
GB/T 15706.2-2007 机械安全 基本概念与设计通则 第2部分:技术原则(ISO 12100-2:
2003,IDT)
GB/T 16855.1-2008 机械安全 控制系统有关安全部件 第1部分:设计通则(ISO 13849-1:
2006,IDT)
GB/T 17799.2-2003 电磁兼容 通用标准 工业环境中的抗扰度试验(IEC 61000-6-2:1999,
IDT)
GB 17799.4-2001 电磁兼容 通用标准 工业环境中的发射标准(IEC 61000-6-4:1997,IDT)
ISO 13850 机械安全 急停 设计原则(Safetyofmachinery-Emergencystop-Principlesfor
design)
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
致动控制 actuatingcontrol
a) 控制装置中的机构。
示例:打开接触器的连杆。
b) 启动一个锁定(或解锁)程序的装置。
示例:专用键。
3.2
自动方式 automaticmode
机器人控制系统按照任务程序运行的一种操作方式。
[见GB/T 12643-1997,定义6.3.8.1]
3.3
自动操作 automaticoperation
机器人按预定的程序执行其任务程序的状态。
[见GB/T 12643-1997,定义6.5]
3.4
专门设计的机器人在规定的工作空间内直接与人一同工作的状态。
3.5
在机器人工作单元的安全防护空间内的工作空间中,机器人与人在生产活动中可同时完成任务。
3.6
协调运动 coordinatedmotion
控制机器人各轴同时到达各自终点的平滑运动,或控制各轴的运动使工具中心点(TCP)按指定的
(直线、圆或其他)路径运动。
3.7
循环 cycle
执行一次任务程序。
[见GB/T 12643-1997,定义7.22]
3.8
驱动源 drivepower
能源或机器人驱动器的动力源。
3.9
末端执行器 endeffector
为使机器人完成其任务而专门设计并安装在机械接口处的装置。
示例:夹持器、扳手、焊枪、喷枪等。
[见GB/T 12643-1997,定义4.11]
3.10
能源 energysource
任何电、机械、液压、气动、化学、热、势能、动能或者其他形式的动力源。
3.11
危险运动 hazardousmotion
任何可能导致人员伤害的运动。
3.12
限位装置 limitingdevice
通过停止或导致停止机器人的所有运动来限制(机器人)最大工作空间的装置,并且该装置与控制
程序及任务程序无关。
3.13
本地控制 localcontrol
在系统中,仅用机器自身的控制面板或示教盒对系统或部分系统进行操作的状态。
3.14
手动方式 manualmode
能使位置数据点生成、储存及再现的控制方式。
[见GB/T 12643-1997,定义6.3.8.2]
3.15
示教盒 pendant,teachpendant
能用它对机器人进行编程或使机器人运动,并与控制系统相连的手持式单元。
[见GB/T 12643-1997,定义6.8]
3.16
程序 programme
3.16.1
控制程序 controlprogramme
定义机器人系统的能力、动作及响应的固有的控制指令集。
注:此类程序是固定的,并且用户一般不能修改。
[见GB/T 12643-1997,定义6.1.2]
3.16.2
任务程序 taskprogramme
为定义机器人系统特定的任务所编制的运动和辅助功能的指令集。
注1:这种程序通常是由用户编制。
注2:用途是指一般的工作范围,任务是指用途内的特定的部分。
[见GB/T 12643-1997,定义6.1.1]
3.16.3
任务程序编制 taskprogramming
编制任务程序(见3.16.2)的行为。
[见GB/T 12643-1997,定义6.2.1]
3.16.4
程序员 programmer
编写任务程序的指定人员。
[见GB/T 12643-1997,定义3.17]
3.16.5
程序路径 programmepath
执行任务程序时,TCP(工具中心点)跟踪的路径。
3.16.6
为确认机器人路径和工艺性能而执行一个任务程序。
注:验证可能包括全部程序路径或部分路径。可以执行单个指令或连续指令序列。在新的应用和精细调整/编辑
程序时要进行验证。
3.17
保护性停止 protectivestop
为了安全而允许运动有序终止并保持程序逻辑以便重新启动的一种操作中断形式。
3.18
机器人,工业机器人 robot,industrialrobot
某操作机是自动控制的、可重复编程、多用途,并可对三个和三个以上轴进行编程。它可以是固定
式或移动式,在工业自动化中使用。
注1:机器人包括:
---操作机(含驱动器);
---控制器,包括示教盒及任何通信接口(硬件和软件)。
注2:它包括由机器人控制器控制的任何附加轴。
注3:在本部分中,以下设备可认为是工业机器人:
a) 手动引导式机器人;
b) 移动式机器人的操作机;
c) 协作机器人。
[见GB/T 12643-1997,定义3.6]
3.19
机器人致动器 robotactuator
转化电、液或气能以引致运动的动力机构。
3.20
系统包括:
---机器人;
---末端执行器;
---为使机器人完成任务所需的全部设备装置或传感器。
注:机器人系统的要求见ISO 10218-2。
[见GB/T 12643-1997,定义3.14]
3.21
联动 simultaneousmotion
在单个控制站的控制下,两台或多台机器人同时运动。它们可以用共有的数学关系实现协调或
同步。
示例1:示教盒可作为单个控制站的实例。
示例2:可以进行主/从式协调。
3.22
单点控制 singlepointofcontrol
使机器人运动只能由一个控制源启动且不能被另一启动源撤消的操作机器人的能力。
3.23
奇异性 singularity
机器人的两个或多个轴共线导致机器人运动及速度不确定的状况。
3.24
降速控制 reducedspeedcontrol,slowspeedcontrol
把机器人的速度限制在≤250mm/s使得人员来得及从危险运动中脱身或停止机器人的运动控制
方式。
3.25
空间 space
机器人所有部件通过其轴线运动掠过的三维空间。
3.25.1
最大空间 maximumspace
由制造厂所定义的机器人活动部件所能掠过的空间,加上由末端执行器和工件运动时所能掠过的
空间。
[见GB/T 12643-1997,定义5.8.1]
3.25.2
限定空间 restrictedspace
由限位装置限制的最大空间中的一部分。当机器人系统出现任何可预见的故障时,将不会超出预
定的界限。
[见GB/T 12643-1997,定义5.8.2]
3.25.3
操作空间 operatingspace,operationalspace
当实施所有由任务程序指令的运动时,实际用到的那部分限定空间。
[见GB/T 12643-1997,定义5.8.3]
3.25.4
安全空间 safeguardedspace
由周边安全防护装置确定的空间。
3.26
示教(编程) teach(programming)
通过下列方式实现编程:
a) 手工引导机器人末端执行器;
b) 手工引导一个机器模拟装置;
c) 用示教盒按要求的动作移动机器人。
[见GB/T 12643-1997,定义6.2.3]
3.27
示教员 teacher
为机器人编制完成任务所需的特定指令集的人员。
注:见程序员(3.16.4)。
3.28
工具中心点 toolcentrepoint(TCP)
参照机械接口坐标系为一定用途而设定的点。
[见GB/T 12643-1997,定义5.9]
3.29
用户 user
使用机器人并对机器人操作人员负责的实体。
4 危险识别及风险评估
附录A列出了机器人可能出现的危险。应该进行危险分析,以便确定可能出现的任何其他危险。
对在危险识别中确定的危险,应该进行风险评估。这种风险评估应该对下列情况给予特别关注:
a) 机器人的例行操作,包括示教、维护、设置和清洁;
b) 意外启动;
c) 人员进入的所有通道;
d) 可合理预见的机器人误用;
e) 控制系统故障的影响;
f) 与特定机器人应用有关的危险。
首先应通过设计或替代,然后再用安全防护和其他补救措施,消除或减少风险。任何遗留的风险应
采用其他措施(如:警告、标记、培训)来减小。
第5章中的要求是通过对附录 A 中识别的危险,使用安全措施(与 GB/T 15706.1-2007和
GB/T 15706.2-2007中图1和图2一致)经反复处理而得到的。
注:GB/T 15706-2007和ISO 14121:1999对进行危险识别及减少风险提出了要求和指导。
5 设计要求及保护措施
5.1 通则
应根据GB/T 15706.1-2007中有关危险的原则来设计机器人。GB 11291的本部分没有涉及明
显的危险(如锋利的边缘)。
机器人和机器人系统的设计和制造应达到下面的要求。
注1:下列(但不局限于)检验方法可以满足本章的要求:
---A:视觉检查;
---B:实际试验;
---C:测量;
---D:在操作中观察;
---E:分析电路图。
注2:本章中推荐的各种要求的检验方法在每节后用[A,B,C,]的形式注明,相应于上面列出的方法。
5.2 通用要求
5.2.1 动力传递部件
应使用固定或移动的防护装置来预防电机轴、齿轮、传动带或链等部件造成的危险。移动的防护装
置与危险运动应互锁,使危险运动在危害发生前停止。互锁系统的安全性能应符合5.4的要求。
注:[5.1注1中A、B、C]。
5.2.2 动力损失或变化
动力的损失或变化不应造成危险。
重新启动电源,不应导致任何运动。
末端执行器的设计和制造应使电气、液压、气动或真空动力的损失或变化都不造成危险。否则应提
供其他安全防护方法以防危险的发生。
工具变更系统的设计和安装应使工具只能在指定地点释放,且工具释放不应造成危险。
注1:见GB 5226.1-2008对电源的要求。
注2:[5.1注1中B、E]。
5.2.3 部件故障
机器人部件的设计、制造、保护或装箱应确保因损坏或松动或释放储能造成的危险最小。
注:[5.1注1中A、B、D]。
5.2.4 能源
应提供隔绝任何电能、机械能、液压能、气动能、化学能、热能、势能、动能或其他危险能源的方法。
这种方法应有锁定能力或在断开能源的地方有保护能力。
注:[5.1注1中A、B、C、E]。
5.2.5 储能
应提供使储存的危险能量受控地释放的措施。应贴上标签以标识储能的危险。
注1:储能器可以是气压和液压蓄压器、电容器、电池、弹簧、平衡飞轮等。
注2:[5.1注1中B、D、E]。
5.2.6 电磁兼容性(EMC)
机器人的设计和制造应符合GB/T 17799的要求,以防止因电磁干扰(EMI)、射频干扰(RFI)和静
电放电(ESD)的影响而出现危险运动或情况。
注1:见GB/T 17799.2-2003和GB 17799.4-2001。
注2:[5.1注1中A、B、C、E]。
5.2.7 电气设备
机器人电气设备的设计和制造应符合GB 5226.1-2008的相关要求。
注:[5.1注1中A、B、E]。
5.3 致动控制
5.3.1 通则
启动电源或运动的致动控制装置的设计和制造应满足5.3.2至5.3.5提到的性能准则。
5.3.2 意外操作防护
应制造及安装防止意外操作的致动控制装置。
示例:在适当的位置应该设置一个防护按钮或按键选择开关。
注:[5.1注1中A、B]。
5.3.3 状态指示
致动控制装置的状态(例如,开机、故障检测、自动操作)应给予指示。
注:[5.1注1中A、B、D]。
5.3.4 标签
致动控制装置应贴上标签,以清楚地表明其功能。
注:[5.1注1中A]。
5.3.5 单点控制
机器人控制系统的设计和制造应使在本机示教盒或其他示教装置控制下的机器人不能被任何别的
控制源启动其运动或改变本机控制方式。
注:[5.1注1中B、D、E]。
5.4 与安全相关的控制系统性能(软件/硬件)
5.4.1 通则
与安全相关的控制系统(电气、液压、气动和软件)至少应满足5.4.2所列的性能准则,除非风险评
估的结果确定一种替代的性能准则(见5.4.3)是适当的。在与设备一起提供的资料中,应清楚地说明
该设备部件所满足的与安全有关的控制系统性能。
为了本部分的目的,对与安全相关的控制系统性能按GB/T 16855.1-2008中所述的类别进行了
说明。提供可供选择的性能要求(如控制可靠性、性能等级及安全完善性等级)的其他标准也可使用。
用这些标准来设计与安全相关的控制系统时,应小心保证获得同等的减少风险水平。
5.4.2 性能要求
当需要与安全相关的控制系统时,与安全相关的部件应设计成:
a) 任何部件的单个故障不应导致安全功能的丧失;
b) 只要合理可行,单个故障应在提出下一项安全功能需求之时或之前被检测出来;
c) 出现单个故障时,始终具有安全功能,且安全状态应维持到出现的故障已得到解决;
d) 所有可合理预见的故障应被检测到。
这个要求属于GB/T 16855.1-2008中所描述的类别3。
注1:这个单个故障检测的要求并不意味着所有故障都被发现。因此,未检测到的故障的积累可能导致机器的意外
输出和危险情况。故障检测的可行措施的实例是:检查继电器触点的连接运动或监测多余的电气输出。应做
出合适的故障模式分析,以确认所有可合理预见的故障都得到考虑。
注2:[5.1注1中B、D、E]。
5.4.3 其他控制系统性能准则
机器人及其预期应用进行综合风险评估的结果,可能确定对该应用需要的与安全有关的控制系统
的性能要求,该性能要求不是针对类别3的,而是针对类别2或类别4的。其他性能准则在
GB/T 16855.1-2008中说明。
应特别判明在其他这些与安全相关的性能准则中选择了哪一个,与受影响设备一起提供的使用资
料中应包含适当的限制和警告信息。
注:[5.1注1中B、D、E]。
5.5 机器人停止功能
5.5.1 通则
每台机器人都应有保护性停止功能和独立的急停功能。这些功能应具有与外部保护装置连接的措
施。根据附录D,可以可选地提供急停输出信号。表1对急停和保护性停止功能做了对比。
表1 急停和保护性停止的对比
急停 保护性停止
场合 操作者有快速的无障碍通道 由安全距离规则决定
启动 手动 自动或手动
安全系统性能
GB/T 16855.1-2008中的类别3,或由风险评
估决定
GB/T 16855.1-2008中的类别3,或由风险评
估决定
表1(续)
急停 保护性停止
复位 只能手动 手动或自动
使用频率 不频繁:仅在紧急情况下使用 可变的:每个循环中使用或不频繁使用
作用 去除所有危险的能源 控制可被防护的危险
注:[5.1注1中B、D、E]。
5.5.2 急停功能
每个能启动机器人......
|