标准规范下载简介

GBT 39402-2020 面向人机协作的工业机器人设计规范.pdf简介：

"GBT 39402-2020 面向人机协作的工业机器人设计规范"是中国国家标准，全称为《工业机器人-面向人机协作的设计规范》。该标准主要规定了在人机协作（Human-Robot Collaboration, HRC）环境中的工业机器人设计应该遵循的一系列原则和要求。HRC是指机器人与人类共同工作，通过共享工作空间，进行安全、高效的生产活动。

该规范涵盖了对工业机器人安全性的重视，包括机器人与人类操作者之间的物理安全、通信安全以及操作系统的安全性。它规定了机器人的人机交互界面、动作范围、速度限制、紧急停止机制、安全防护措施等方面的设计要求，旨在确保在人机协作过程中，人类操作者的安全得到充分保障，同时提高生产效率和作业质量。

此外，该标准还涵盖了机器人性能、结构设计、软件功能、测试方法等方面，对工业机器人的整体设计提供了全面的指导。总的来说，它是工业机器人设计和制造领域的一项重要技术指导文件。

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下列文件对于本文件的应用是必不可少的：凡是注目期的引用文件，仅注目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/T5226.1一2019机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件 GB11291.1一2011工业环境用机器人安全要求第1部分：机器人 GB11291.22013 机器人与机器人装备工业机器人的安全要求第2部分：机器人系统与 集成 GB/T 157062012 机械安全 设计通则风险评估与风险减小 GB/T16754—2008 机械安全急停设计原则 GB/T 16855.1—2018 机械安全控制系统安全相关部件第1部分：设计通则 GB/T17799.2—2003 电磁兼容通用标准工业环境中的抗扰度试验 GB17799.4—2012 电磁兼容通用标准工业环境中的发射 GB/T 20438.12017 电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全第1部分：一般要求 GB/T360082018 机器人与机器人装备协作机器人

GB/T15706一2012、GB11291.1一2011界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为便于使用， 以下重复列出了GB/T15706一2012、GB11291.1一2011中的某些术语和定义， 3.1 危险 hazard 潜在的伤害源。 [GB/T15706—2012,定义3.6] 3.2 风险risk 伤害发生的概率与伤害严重程度的组合 [GB/T15706—2012,定义 3.12] 3.3 风险评估 riskassessment 风险分析和风险评价的全过程。 注：改写GB/T15706—2012.定义3.17

GB/T39402—2020

为了避免碰撞或限制接触力，设计中应使用安全控制系统实时监控人机协作的工业机器人的运行 速度及其输出功率。为了满足人机协同工作的柔性化生产需求，面向人机协作的工业机器人应具备尺 寸小DB15∕T 2427-2021 公路水泥稳定钢渣混合料设计与施工技术规范，且能安装在复杂狭小工作空间内的特点。 GB/T36008一2018描述了包括面向人机协作的工业机器人及其相关系统集成的安全性要求，该 机器人的操作特性与传统机器人系统及其他机器系统截然不同。在面向人机协作的工业机器人操作 中，操作者可近距离地工作在加载了动力的机器人旁边，且可在协作空间中发生物理接触（协同工作空 间示例见图1，俯视图）

GB/T 394022020

3）固定物设计、堆砌码放与操作以及其他危险； 4）与操作者或生产线上其他设备发生物理接触； 5） 任何手控的机器人引导设备的设计与摆放（例如可达性、人体工学、潜在误用、来自控制与 状态指示中可能的混淆等）； 6 周边设备的影响（例如毗邻机器人的保护罩被移开、激光切削的逼近等）； C） 应用的相关危险，包括： 1）过程中的特定危险（例如温度、部件进出、焊接飞溅等）； 2）个人防护性装备使用所导致的限制； 3）人体工学设计的不足（例如导致缺失注意力、不合理操作等）

集成商在使用协作机器人开发人机协作应用的过程中，所有在合理范围内可预见的任务与危险都 应一同进行识别并评估安全性。协作任务的特性如下： a） 操作者和运动的机器人系统处在协作空间下的频繁性； 操作者与机器人系统接触力（例如手动引导、与工具或工件的物理交互等）； C） 机器人系统自主操作与协作操作之间的过渡； d） 协作操作完成之后，进行自动或手动重启机器人系统的动作； e 多人任务： f 协作空间中的任何额外任务

4.2.4消除危险与降低风险

识别危险后，有必要在采取适当措施前，评估面向人机协作的工业机器人的系统相关风险，以充分 降低风险。这些措施基于以下基本原则，按优先顺序列出（见GB11291.2一2013的4.1.2）： a）通过设计消除危险或通过替代降低风险； D 通过安全防护措施防止操作员接触危险，或在操作员接触危险之前确保危险降至安全状态（例 如停车、限制力、限制速度）； c）提供诸如使用资料、培训、标记、人员保护设备等补充性保护措施。 对于传统机器人系统来说，降低风险可由分隔操作者和机器人系统来实现。而对协作操作来说，机 器人系统及其工作空间在设计与应用时，降低风险应重点列出。针对协作操作风险降低的方法在第5 章规定

应依据GB/T36008一2018以及GB11291.1一2011中有关降低危险的原则来设计机器人。 机器人和机器人系统的设计及制造应达到5.2的要求，

5.2.1电磁兼容性（EMC

表1电磁兼容（EMC)检查项目

机器人电气设备的设计及制造应符合GB/T5226.1一2019的相关要求。 机器人有可能与操作者在进行协同操作时发生直接物理接触的裸露部分，电气参数应设置在人体 可接受的安全电压范围内，电压不应高于36V

机器人在与操作者进行协同操作时有可能发生直接的物理接触，机器人应具备防护性能，以保证机 器人本身控制系统的可靠性与安全性。与人发生物理操作时，任何情况下均不能伤害操作者。机器人 应至少满足以下条件： 一机器人IP防护等级达到IP42或以上； 机器人具备防静电安全设计； 机器人具备防意外触电安全设计

安装、吊装、壁装及其他特定安装方 能正常工作，并保证机器人 功能的安全性

与机器八的办同工作，因此，机器八各大 节的机械连接方式应考虑人的身体部位不会被机器人夹伤或挤压。 机器人与人及工作单元内周边设备在协同工作时，直接发生接触的部分不应有锋利的边缘、突起的 凌角等易产生危险的机械结构， 在人机协同工作时，对于机器人与人或设备能发生直接接触的机械结构，应充分考虑降低发生物理 接触时的伤害，应至少采用以下一种设计方式： a）增加接触表面积： 1）圆边与圆角； 2）平滑表面：

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3）兼容性的表面。 b 吸收能量，延长能量传递时间，降低冲击力： 1）缓冲衬垫； 2）可变形的组件； 3）兼容性的关节与连杆。 c 限制运动质量。 d）设计可变刚度的驱动关节。 机器人各关节的机械连接方式，应充分考虑不增加额外的风险。各关节的机械连接机构应采用平 骨过渡的机结构设计，不应使机器人外观结构上有直接的突出部分。 因机器人机械机构设计而导致人体部位可能被夹住或锁死的，应在机器人有该风险部位增加明显 风险标识，并在用户使用手册上明确指出

设计机器人刹车方案时，应确保机器人在无驱动源（例如断电）状态下刹车处于抱闸锁死状态，并在 王意姿态下都不会由于自身重力而发生非人为操作的移动。 在紧急情况或异常情况下，去除机器人驱动源（例如断电），机器人各关节应仍能在人为干预下运 动，确保在意外夹到操作员等紧急异常情况下，可人为移开机器人，解除紧急情况或异常情况。此方式 下，机器人刹车设备应确保机器人在无驱动源状态下，各关节能够在一个成年人的外力作用下移动。解 除紧急情况或异常情况的操作应易于接近、易于操作，且具备防误操作设计。在用户信息手册上应明确 指出这种操作的说明，且应有培训人员应对紧急或异常情况的建议。 用户信息手册上应包含对重力或释放刹车装置可导致的额外危险的警告。只要可行，警告标识应 贴于解除紧急情况或异常情况装置的附近

面向人机协作工业机器人的人机交互界面设计应考虑提升人机交互的易用性、直观性以及安全性

机器人示教界面应显示机器人实时状态参数，包括在选定坐标系下的姿态及位置参数。示教界面 应提供不同坐标系选项，用户可据此选择在不同的坐标系下来示教机器人。机器人的姿态及位置参数 应依据用户选择的不同坐标系而改变。 机器人示教界面应提供示教时机器人运动速度控制选项，用户可在示教状态下实时控制机器人在 安全速度下运行。 机器人示教界面应提供机器人仿真界面选项。进入仿真界面后，真实机器人在任何情况下均不能 发生运动。仿真界面下《核电厂抗震设计规范 GB 50267-97》，用户对机器人的所有运动控制均由仿真机器人体现 示教界面应提供直观形象的机器人关节控制、末端位置控制、末端姿态控制显示

面向人机协作的工业机器人的编程方式应具备模块化、任务级、简单易用等特性，确保人机协作 交互性。编程界面应至少提供以下编程方式中的一种： 采用树状编程结构，控制流程清晰显示在操作界面上，确保用户可快速排查控制逻辑； 采用任务级编程方式，将常用固定的运动控制指令集合为一个任务模块，用户可直接调用：

GB/T39402—2020

采用可视化编程方式，用户可依据单个编程指令操作机器人运动到相应位姿，实时观察机器人 状态。 机器人运行工程文件的编写应具备可实时修改、调试方便等功能，降低用户使用门槛。应至少包含 下几种功能： 工程文件可进行新建、保存、打开文件及进行缺省配置； 工程文件可进行启动、暂停、继续、停止和单步操作； 编辑工程文件时，可进行撤销、恢复、剪切、复制、粘贴、删除操作； 编辑工程文件时，可使用常用简单编程指令来编写程序； 可设置及调用变量； 提供脚本文件导入功能； 提供协作编程选项，例如手动引导、轨迹示教（机械臂可自动学习用户示教轨迹及以往的运行 轨迹）等功能。

采用可视化编程方式，用户可依据单个编程指令操作机器人运动到相应位姿，实时观察机器人 状态。 机器人运行工程文件的编写应具备可实时修改、调试方便等功能，降低用户使用门槛。应至少包含 以下几种功能： 工程文件可进行新建、保存、打开文件及进行缺省配置； 工程文件可进行启动、暂停、继续、停止和单步操作； 编辑工程文件时，可进行撤销、恢复、剪切、复制、粘贴、删除操作； 一编辑工程文件时，可使用常用简单编程指令来编写程序； 可设置及调用变量； 提供脚本文件导入功能； 提供协作编程选项，例如手动引导、轨迹示教（机械臂可自动学习用户示教轨迹及以往的运行 轨迹）等功能。

机器人软件应至少包含以下界面设置、显示及接口功能： 一显示锁屏时间及锁屏密码； 显示机器人日志信息，包括日期、时刻、消息类别、消息描述等信息； 显示机器人控制柜、示教器及各关节电压电源温度状态； 直接在机器人软件界面进行版本升级，并具备版本信息显示功能；能够清晰显示并区分不同 版本； 提供坐标系标定功能，坐标系标定完成后，用户根据不同应用场景对机器人进行示教及编程； 提供工具标定功能，用户可在使用不同工具时进行工具参数切换； 进行外部设备设置，以同其他机器人或外部设备进行通信及控制； 具备离线编程功能，对用户开放离线接口GB／T 5169.35-2015标准下载，用户可快速导入第三方离线编程软件数据到控制 系统。