机器人线性轴安全首先要将机器人、滑架、刀具、维护设备、夹具和相邻机器视为一个整体应用。风险评估必须涵盖滑架的每一个允许位置和每一个生命周期任务，而不仅仅是自动循环。在添加安全措施之前，要明确限制条件，绘制人员和运动图，通过设计降低风险，针对剩余的危险因素制定安全功能，并验证正常状态、故障状态和恢复状态。
该图为规划模型，并非预设的警戒线布局。实际边界取决于应用风险评估、停止行为、访问需求和适用要求。
关键外卖
- 评估所有允许状态下的联合移动系统，包括非常规工作。
- 在选择安全防护措施或安全相关控制措施之前，应先明确危险因素。
- 从项目风险评估中导出安全功能，而不是从不相关的单元中导出。
- 使用可追溯的证据验证访问、故障、重置、重启和恢复。
当地证据可以支持什么
所选的两段视频序列展示了一台安装在滑架上的工业机器人，该滑架可沿地面轨道改变机器人底座的位置。这种可见的运动足以说明为什么不能从一个固定的基座位置评估其运动范围。
该视频片段并未建立安全边界、停止性能、安全等级功能、安全距离、轨道性能或合规性。它无法证明所示装置是安全的或已准备好投入生产的。因此，本文旨在阐述项目团队必须确定和验证的内容，而无需规定通用的距离、性能等级或电路。
1. 定义机器人线性轴的安全限位
风险评估始于限制，而非防护措施清单。应明确预期应用、产品、工具、操作模式、人员、预期技能、环境条件和生命周期阶段。应涵盖控制器允许的全部行程范围，而不仅仅是首批生产程序中使用的位置。
创建一份状态列表，涵盖生产、设置、教学、校准、清洁、维护、故障排除、电源恢复、参考恢复、软件变更和退役等状态。针对每种状态，记录以下内容：
- 车架位置或允许射程；
- 机器人姿态和工具状态；
- 其他可移动的机器或装置；
- 可用的电能、气动能、液压能、工艺能或储存能；
- 可以进入的人员及其执行的任务；
- 能够启动运动的命令或事件；以及
- 离开该州的安全方法。
ISO 12100 描述了一种生命周期方法，用于识别危险、评估风险、降低风险、记录决策以及验证结果。ISO 10218-2:2025 将机器人单元集成要求应用于设计、调试、运行、维护、退役和处置等各个阶段。这些范围至关重要，因为在上述每个阶段，外部轴都可能发生变化，从而导致危险运动。
2. 绘制组合运动中的危险地图
线性轴使得机器人基座位置可变。因此，风险评估需要将托架、机器人连杆、末端执行器、工件、包装组件、动力链和工艺设备等因素综合考虑在内。
使用场景描述而非通用清单。危险说明应明确人员、任务、初始事件、危险运动或能量以及可能造成的危害。“移动的轨道”过于笼统。“维修技术人员在轨道储存能量或可能发生意外移动的情况下，伸手到车厢和止挡之间”则足够具体，可以指导设计决策。
| 危险源 | 评估示例场景 | 项目应保留的证据 |
|---|---|---|
| 马车翻译 | 人员进入了车架、限位挡块、立柱、防护罩或相邻机器之间的夹持区域。 | 布局状态、访问任务、允许的动作、间隙或保护措施、验证记录 |
| 机器人从不断变化的基座位置进行扫掠 | 一节车厢入口处的摆放安全装置进入另一节车厢入口处的通道或站台。 | 组合包络模型和测试位置-状态矩阵 |
| 工具和工件 | 承载的部件或加工工具超出标称臂模型的范围 | 刀具/工件几何形状、典型载荷工况、已验证包络 |
| 能源链和服务 | 受损、卡住或受压的管道会造成意外移动或暴露。 | 服务清单、故障行为、隔离方法、检查标准 |
| 共享车站 | 另一台机器负责打开、关闭、夹紧、定位或释放，同时机器人可以进入。 | 接口状态表、允许值、故障响应、验证测试 |
| 失去位置或参考 | 恢复指令穿过已占领或未知状态。 | 参考策略、受限恢复路径、授权和观察方法 |
| 维护访问 | 该车厢堵塞了出口或将服务点置于另一个危险区域内。 | 维护位置、隔离、通道、固定方法 |
EVST 编辑团队采用这种场景格式，是为了避免将组件列表误认为完整的风险评估。只有在定义了围栏、扫描仪、联锁装置或安全运动功能的作用、行为、接口和验证方法之后，这些功能才能作为证据。
3. 按空间、任务和机器状态划分应用程序
安全概念可能需要区分生产区、装载区、维护位置、维修通道和相邻设备。
构建一个区域状态表。行代表区域或接入点；列代表运行状态。每个单元格记录人员是否被允许进入、允许哪些动作、阻止不兼容动作的机制，以及重置或重启前必须满足的条件。
在以下情况下请格外注意：
- 工作站由自动处理变为人工装载；
- 车厢在不同区域间转移或闸门打开；
- 一个站点无法使用，而另一个站点仍然可用；
- 故障导致机器人、托架和零件处于不同的状态；或者
- 维护所需的检修深度比正常装载要深。
安全空间模型必须遵循组合运动。仅凭原点位置截图或一台机器的区域信号无法证明托架、机器人、工具和相邻工位均处于兼容状态。
4. 按既定顺序降低风险
风险降低应从应用程序设计开始。安全措施不应保留可避免的陷阱点、不必要的访问权限或模糊的恢复机制。
| 风险降低层 | 关于线性轴应用的问题 | 典型证据 |
|---|---|---|
| 本质上更安全的设计 | 运输路线、终点站、维修点、固定装置或通道能否消除暴露风险？能否在危险区域外进行维修？ | 修改布局、设计审查、删除方案 |
| 保障措施和保护措施 | 它采取了哪些物理或传感措施来检测或阻止进入，以及它必须控制哪些危险动作？ | 保护布局、设备规格、接口定义 |
| 安全相关控制功能 | 什么事件需要该功能？需要怎样的安全状态？允许怎样的重置/重启行为？ | 安全要求规范和验证计划 |
| 信息和程序 | 还剩下哪些剩余风险、检查任务、培训、隔离和恢复措施？ | 手册、标签、培训记录、维护程序 |
对于分段式应用，比较以下几种方案：单一边界、对独立区域的受控访问以及与托架位置协调的工作站级访问控制。选择能够消除风险、支持任务并创建易于理解和测试的状态的方案。
| 访问概念 | 潜在优势 | 规划负担 | 关键验证问题 |
|---|---|---|---|
| 一个固定周长 | 简单的总体边界和较少的访问接口 | 占地面积较大；维护和装载可能需要完全停机。 | 每个接入点和服务任务是否都达到定义的安全状态？ |
| 分段式保护区 | 当应用程序支持独立状态时，可以隔离任务或工作站 | 更多区域逻辑和转换情况 | 运动物体是否有可能进入访问状态不兼容的区域？ |
| 共享车站通道 | 在其他工作继续进行的同时，可能需要协助操作员装载货物。 | 机器人、滑架、夹具和工位之间存在紧密的接口依赖关系。 | 所有允许性操作、故障、重置和意外状态更改是否都会因特定条件而失败？ |
5. 风险评估后，明确安全功能
安全功能应作为一项要求编写，而不是作为设备名称。应明确启动条件、危险运动或能量、所需响应、响应后的允许状态、复位条件、重启条件、诊断信息、接口和验证方法。
需求问题包括：
- 当一个设有警戒线的入口打开时，必须采取什么措施？
- 每个区域内必须防止哪些托架和机器人运动？
- 另一个站点能否继续运营？如果可以，具体需要满足哪些条件？
- 如果位置信息不可用或不一致怎么办？
- 能否从能够清楚地看到受影响区域的位置进行重置？
- 重置操作本身会引发危险运动吗？
- 自动重启前需要提供哪些证明？
ISO 13849-1:2023 提供了一种设计和集成控制系统安全相关部件的方法。其公布的范围也明确指出，它不针对特定应用选择安全功能或所需的性能等级。这些应用决策必须由风险评估来确定；因此，本标准不规定通用类别、性能等级 (PLr)、架构、安全距离或停止时间。
停车和分离决策需要考虑完整的移动系统、实际停车行为、检测装置、接近条件、环境以及适用的标准。目录值或视频片段无法完成这项计算。
6. 给予非常规工作同等权重
美国职业安全与健康管理局 (OSHA) 目前的机器人技术概述指出，许多机器人事故发生在编程、维护、测试、设置或调整过程中，此时人员可能暂时进入机器人的工作区域。线性轴机器人在此基础上增加了滑架定位、行程扩展、末端防护、维护路径规划和参考点恢复等功能。
与实际执行工作的人员一起体验实际工作：
- 在多个托架参考点进行教学和检查姿势；
- 更换或校准工具并检查轨道或能源链；
- 清除掉落的零件或损坏的部件；
- 查找通信或定位故障；
- 清理轨道并恢复供电或参考信号；
- 更换需要固定托架的部件。
针对每项任务，需明确隔离或受控运动条件、进出路线、可视性、通信、监督、工具、安全措施以及设备恢复运行的确切条件。“维护模式”一词若未明确允许的运动和能量，则不足以构成完整的答案。
7. 将重置、重启和恢复设计为独立的状态
重置表示安全状态已清除；它不应被视为允许自动移动。重启是另一个独立的转换过程，需要应用程序准备就绪。恢复过程可能需要使用受限命令来恢复位置、移除部件或避开干扰物。
恢复记录应包含以下内容：
- 马车和机器人状态；
- 零件、工具、夹具和相邻机器的状态；
- 人员及访问权限；
- 可用和孤立的能源；
- 允许的运动及其限制；
- 谁有权下令执行该行动？
- 如何观察受影响的空间；以及
- 哪些证据可以证明可以恢复自动运行？
测试在非工作环境下的恢复情况，包括行程结束、低净空环境、站点切换、站点阻塞、进程中断以及相关的位置或通信故障。证明应用程序能够恢复到已知状态，且不会造成未定义的风险。
可引用的陈述： 恢复序列只有在明确定义机器状态、人员位置、部件状态、允许的运动以及自动恢复运行所需的证据后才算完整。这是一条规划规则；具体的恢复序列取决于项目和控制器。
8. 用可追溯的证据验证需求
验证应将每种危险场景与风险降低措施、要求、测试、结果和处置联系起来。当存在多个区域、模式和故障路径时，不要接受笼统的“安全测试通过”声明。
使用风险评估中具有代表性的最坏情况，例如行程结束、刀具或工件的最大范围、视野受限、换型、同时请求工位、接口不可用以及断电或参考丢失后的恢复。
包括在内 机器人线性轴安全检查清单 这是一个可编辑的交接辅助工具。它记录输入和证据状态；它不是合格评定清单，也不能取代合格人员的验证。
保留配置控制下的记录。明确哪些程序、工具、夹具、防护装置、扫描仪字段、接口或允许范围的变更会触发重点审查或更广泛的重新评估。
项目输入清单
在安全方案最终确定之前，请收集以下信息：
- 机器人、控制器、外轴、工具和承载工件的定义。
- 允许的载物范围、工作参考、机器人姿态和组合包络。
- 固定装置、机器、防护装置、通道、建筑物和维护通道模型。
- 运行模式、生命周期任务、用户以及合理可预见的误用。
- 能源和服务清单，包括储能和隔离行为。
- 站点握手、故障状态、重置、重启和恢复规则。
- 风险评估记录和安全要求规范。
- 验证方法、工具、测试用例、结果和未解决的事项。
- 培训、检查、维护、变更控制和退役记录。
常见问题
一个联锁装置能否覆盖铁路沿线的所有车站？
只有当风险评估和系统设计支持单一明确状态时，才能采用这种方法。分离的站点通常会造成不同的访问、移动和故障情况。项目必须明确每个区域允许的移动类型，并验证每一次状态转换，而不是假设一个信号就能代表整个应用场景。
机器人线性轴应使用何种性能等级？
没有统一的答案。风险评估决定所需的安全功能及其性能要求。ISO 13849-1 为安全相关控制部件提供了设计和集成方法，但并未针对特定单元选择安全功能或所需的性能等级。
仅进行示教模式检查是否足以完成调试？
不。教学只是一个状态。验证应涵盖自动运行、访问、故障、复位、重启、维护、参考值恢复、与其他机器的接口，以及风险评估确定的代表性位置和配置。
本指南是否证明符合 ISO 10218-2 标准？
不。它根据 ISO 10218-2、ISO 12100、ISO 13849-1 的公开范围、OSHA 指南以及外部轴背景，总结了规划问题。符合性要求包括适用的标准文本、项目特定的风险评估、设计证据、合格的验证以及安装地点的任何法律要求。
来源
- ISO 10218-2:2025 — 工业机器人应用和机器人单元
- ISO 12100:2010 — 风险评估和风险降低
- ISO 13849-1:2023 — 控制系统的安全相关部件
- OSHA机器人概述
- 美国国家标准与技术研究院 (NIST)：表征制造业中基于任务的人机协作安全性
- A3 机器人安全标准文件
- KUKA线性单元
- ABB， 应用手册 — 附加轴和独立控制器，RobotWare 6
这份指南是谁编写的？编写方式是什么？为什么编写这份指南？
- 作者： 以物思编辑团队以组织层面的编辑实体身份出现。不涉及任何员工身份或个人资质。
- 点评人： EVST技术内容组织层面审查。
- 如何： 该团队审查了两个选定的轨道式机器人序列，将可见的事实与未经证实的安全特性区分开来，将特定于安全的搜索意图与现有的外部轴规划指南进行了比较，并将声明与 ISO、OSHA、ABB 和 KUKA 的官方来源进行了交叉核对。
- 为什么： 本文旨在帮助系统集成商和工厂团队在选定外部轴架构后制定风险评估和验证计划。
- 边界： 本指南并非完整的风险评估、法律意见、合格声明，也不能替代适用的标准。
- 透明度： 28 年 2026 月 XNUMX 日更新。 编辑政策 · 更正政策 · 隐私政策 · 联系我们
准备安全交接
请将综合运动模型、生命周期任务清单、接入方案、能源和服务清单、站点接口、故障和恢复状态以及现有风险评估记录发送给EVST。EVST可以将这些输入整理成外部轴接口和验证清单；最终的风险降低和符合性仍需由具备相应资质的项目特定工程设计和验证人员进行评估。