國際標準ISO-10218 工業機器人協作應用安全規範

機器人本質來說就是由電腦控制的機械,藉由機電整合的各項技術進行控制,使其執行各種指派的任務動作。根據國際機器人聯合會(International Federation of Robotics , IFR)定義,機器人分為工業機器人(Industrial Robots)及服務型機器人 (Service Robots)。其中,工業機器人是在工廠內使用,具有多功能的機械手臂,操作者透過程式編排控制其運行,讓機器人順利精準 的執行移動物料、工件、工具,或其它特殊裝置的工作。若以機械結構來看,工業機器人可區分為單軸機器人、座標機器人、水平多關節機器人(SCARA)、垂直多關節機器人以及並聯式機器人(DELTA)等。

根據國際機器人聯合會(IFR)統計,目前工業機器人仍占全球機器人80%的市占率,遠高於服務型機器人。最新的《2021年世界機 器人報告》(The new World Robotics 2021 Industrial Robots)顯示1,受到全球經濟情勢 影響,2020年工業機器人發貨量為38.4萬臺,約與2019年相當,但預期2020~2022 年將呈現先蹲後跳,呈現每年平均13%的高 速成長。至2020年,全球累積安裝量的工業機器人高達301.5萬臺(圖1)。國際機器人聯合會(IFR)主席Milton Guerry表示:「在智慧生產和自動化的成功故事的推動下,在世界各地的工廠中執行的工業機器人的總量是歷史最高水平。」

由於世界各地的缺工問題不斷,機器人漸取代低階勞動力,讓人類得以從事更高價值的活動,工廠製造也從「自動化」邁向「智慧化」。工業機器人技術和產業的迅速發展,在製造領域中應用日益廣泛,已成為現代製造生產中重要的高度自動化裝備。

機器人從剛開始執行裝配、搬運等簡單的工作,到目前用來執行高精密、高困難、高危險性的工作。伴隨著工業 4.0 到來,機器人的能力也需不斷提升,從單純執行重複動作到具有智慧化功能的設備,例如具有辨識、判斷、 學習、思考與溝通的智慧機器人。科技的發展常常導致了兩極化的觀點:有些人高估機器人模仿人類的能力,認為機器終將取代人類,有些人則對新研究和技術的潛力過於保守,許多場所還沒有導入機械手臂的打算。

若透過產業來看我國製造業機器人的分佈, 可以發現其中以電子製造業使用最多的工業機器人,其次為汽車產業。從科技政策研究與資訊中心的研究報告可以發現 ,我國電子製造業擁有38,000臺工業機器人,占全體製造業工業機器人的71%,且近5年的複合成長率達22%。其次,汽車製造業有6,450臺工業機器人,近5年的複合成長率更高達38%2。 綜合來看,我國工業機器人的採用密度近年來快速提升,從2013年的平均72臺/每萬人到2020年製造業的平均工業機器人密度為 248臺/每萬人,已高於同年全球平均值126 臺/每萬人(圖2)。顯示出工業機器人的運用已為我國製造業生產製程中相當重要的設備。

職業災害的產生是自動化工業進步的指標之一,「安全」一直是機器人或機器設備業者所面臨的最大挑戰。為了確保機器人使用安全性,國際標準組織機器人技術工作委員會(ISO /TC 299) 於2011年公佈了工業機器人安全標 準(ISO 10218-1、ISO 10218-2),分別討論了機器人、機器人系統和整合應用的安全規範,並於2016年發佈了ISO/TS 15066 協作機器人標準(圖4),做為ISO 10218 的補充文件。

目前工業機器人安全要求文件正在修定中,預計於2021年將會公佈新版ISO 10218 標準規範文件。國際上先進國家如歐盟、美國或日本皆以此標準為主要架構,來制定各自的國內標準。

新版ISO 10218-2 和ISO/TS 15066 技術規範列出了幾種協作模式,可根據具體應用需求和機器人系統設計單獨或組合使用:
• 距離與速度監控:機器人的速度和運動軌跡必須受到監控,並根據操作人員在防護區域內的速度與位置加以調整。
• 手動引導:在安全減速的情況下由人員手動引導機器人,保障教導調整時的安全性。
• 功率和力量限制:機器人系統(包括工件)與人員(操作人員)之間可能存在有意或無意的物理接觸。ISO/TS 15066技術規範規定了機器人與身體部位碰撞時不得超過的最大值 (人體生物力學負荷限值)。以防造成傷害或危險,從而實現所需的安全防護。

工業機器人協作應用安全規範-國際標準ISO10218

 
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