ICS 25.040.30 J 28 中华人民共和国国家标准 GB/T39402—2020 面向人机协作的工业机器人设计规范 Design specification of collaborative industrial robot 2021-06-01实施 2020-11-19发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T39402—2020 目 次 前言 引言 范围 规范性引用文件 2 3 术语和定义 设计原则 4.1 通则 4.2 危险识别与风险评估 5 设计要求 5.1 通则 5.2 通用要求 5.3 机械设计 5.4 人机交互界面 5.5 外部接口设计 5.6 协同操作要求 5.7 与安全相关的控制系统性能 5.8 与安全相关的零部件 10 5.9 机器人安全功能 6 使用信息 12 验证与确认 12 7.1 通则 12 7.2 验证与确认方法· 13 7.3 验证与确认要求 13 附录A（规范性附录） 安全要求和措施的验证方法 GB/T39402—2020 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国自动化系统与集成标准化技术委员会（SAC/TC159)归口。 本标准起草单位：邀博（北京）智能科技有限公司、北京机械工业自动化研究所有限公司、北京航空 航天大学、首都师范大学、安徽配天机器人技术有限公司、清能德创电气技术（北京）有限公司、工业和信 息化部计算机与微电子发展研究中心（中国软件评测中心）、武汉科技大学、上海沃迪智能装备股份有限 公司、广东省智能制造研究所、清华大学、莱茵技术（上海）有限公司、深圳吉阳智能科技有限公司。 本标准主要起草人：魏洪兴、宋仲康、赵永利、崔元洋、邵振洲、杨书评、谈金东、朱志昆、刘刚、王钰、 刘颖、李煜、王泽涵、张俊丰、赵晓飞、闵华松、童上高、周雪峰、肖曦、肖玲、黄永衡。 GB/T39402—2020 引言 在工业生产中，人类擅长解决那些精度要求不高但有一定灵活度要求的问题，而机器则适合解决具 有高精确性、高强度以及高承载力特点的作业。为了保证足够的安全性，在传统的机器人应用中，一般 配备防护装置，以防止对操作人员造成伤害。因此在这种环境下，人工干预或配合的工作就很难使用机 器人系统来完成。而面向人机协作的工业机器人，不仅具备机器人的性能特点，同时还能与人协同操 作，可大幅拓宽机器人的应用领域，提升生产效率。本标准提供了一种面向人机协作的工业机器人设计 规范，为制造商以及集成商制造和使用具备人机协同操作功能的工业机器人提供标准依据。 Ⅱ GB/T39402—2020 面向人机协作的工业机器人设计规范 1范围 本标准规定了面向人机协作的工业机器人的术语和定义、设计原则和设计要求、使用信息、验证和 确认方法。 本标准适用于面向人机协作的工业机器人的设计和开发。 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/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 GB11291.2—2013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/T15706—2012 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/T16855.1一2018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/T20438.1一2017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/T36008—2018机器人与机器人装备协作机器人 3术语和定义 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—2012、GB11291.1—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。 1 GB/T39402—2020 3.4 协作操作collaborativeoperation 规定了一种专门设计的机器人系统与操作者工作于协作工作空间中的行为。 注：改写GB11291.1—2011，定义3.4。 3.5 协作工作空间collaborativeworkspace 注：改写GB11291.1—2011，定义3.5。 3.6 人机协作的工业机器人collaborativeindustrialrobot 具备人机协同操作功能的多关节机械手或多自由度工业机器人。 3.7 静态碰撞保护quasi-staticscollisionprotection 机器人在有源（带电）处于静止状态时，外部人或设备与机器人发生非预期物理碰撞触发的机器人 安全保护功能 3.8 安装姿态自适应 mountingposeadaptation 机器人可自我感知当前安装姿态，并依据姿态感知结果调整软件算法以使机器人运行在正确的 状态。 4设计原则 4.1通则 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，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）。 2 GB/T39402—2020 ！ . 说明： 1——操作空间； 2——协同工作空间。 图1协同工作空间示例 任何面向人机协作的工业机器人系统设计都应满足保护性指标，以保证在机器人进行协作作业时 操作者的安全。另外，风险评估也是必要的，在该机器人系统应用时，对其进行相应的危险识别和风险 估计，采取措施降低风险。 4.2危险识别与风险评估 4.2.1通则 面向人机协作的工业机器人应符合GB11291.1一2011的要求，在集成使用时应符合GB11291.2- 2013的规定。 集成商应对GB11291.1一2011中所述的协作操作进行风险评估，特别要考虑到操作者和机器人系 统之间所涉及的潜在接触或者可合理预见的接触，另外，操作者在协作交互中预计的可达性也要考虑。 4.2.2危险识别 机器人与机器人系统的主要危险列表按GB11291.2一2013中附录A规定，是按GB/T15706- 2012的规定进行危险识别和风险评估的结果。特定的协作应用（例如搬运、激光切割和加工）可造成进 一步的危险（例如烟雾、气体、化学物质和热物质）。这些危险应编制为特定协作应用风险评估中的独立 依据。 危险识别的流程应至少包含以下内容： a） 机器人相关的危险，包括： 1） 机器人的特性（例如载重、速度、力、动力、力矩、功率、几何形状、表面形状与材料等）； 2） 操作者与机器人发生的物理接触： 3） 操作者临近机器人的潜在危险（例如工作于机器人下方）； b) 机器人系统的相关危险，包括： 1）末端与工件的危险，包括缺少人体工学设计、锋利边缘、工件缺损、凸出、使用换刀装置等； 2） 有关零件摆放、结构朝向的操作者运动与位置（固定结构、建筑支撑、墙等），以及固定物的 危险位置； 3