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三方检测中码垛机器人安全性能测试项目主要包含哪些内容

2025-07-23

微析研究院

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机械设备服务介绍

码垛机器人是工业自动化领域的“物料搬运能手”,广泛应用于食品、医药、物流等行业,其安全性能直接关联生产现场人员安全与设备稳定。三方检测作为独立客观的验证环节,需围绕机械、电气、控制等多维度,对码垛机器人的安全性能进行全链条评估,确保其符合GB/T 11291.1-2011、ISO 13849-1等国家及国际安全标准要求。

机械结构安全测试

机械结构是码垛机器人的物理骨架,安全测试聚焦运动部件防护与结构强度。首先检查运动部件防护:关节处的齿轮、皮带轮等旋转部件,以及线性导轨等滑动部件,需配备封闭或半封闭防护罩,且防护罩需完全覆盖危险区域——例如手臂关节的防护罩需包裹住整个旋转面,避免人员接触。其次是结构件强度:通过静态载荷试验,对机身、手臂等关键部件施加1.5倍额定负载的力,观察是否出现变形、裂纹,要求承重部件的屈服强度需超过设计载荷的2倍。

紧固件可靠性也不可忽视:用振动试验台模拟生产现场的振动环境(5-500Hz频率),测试螺栓、螺母的松动情况,2小时振动后扭矩衰减率需≤10%,防止运行中紧固件脱落引发部件错位。最后是活动间隙检查:测量关节、末端执行器等活动部位的间隙,若间隙≥6mm(易夹伤手指),需加装防护网或挡板;间隙<6mm时,需验证运动时不会产生挤压风险。

电气系统安全测试

电气系统是机器人的“动力心脏”,安全测试覆盖绝缘、接地、过载保护等核心环节。绝缘电阻测试用500V兆欧表:动力回路(电机电源线)绝缘电阻≥10MΩ,控制回路(传感器信号线)≥20MΩ,避免绝缘失效导致触电。耐压测试需对电气回路施加1.5倍额定电压的交流电压(如AC 380V回路加570V),持续1分钟,无击穿、闪络现象才算合格。

接地电阻测试用接地电阻仪:机器人接地端子与机身金属部分的电阻≤4Ω,确保漏电时电流快速导入大地。过载保护测试模拟电机过载:将负载电流调至1.2倍额定值,检查熔断器、热继电器是否在30秒内切断电路。电磁兼容性(EMC)测试在暗室中进行:模拟射频干扰、静电放电等工业场景,机器人需无误会动作或故障停机,符合GB/T 17626系列标准。

控制系统安全测试

控制系统是机器人的“大脑”,安全测试重点在异常响应与逻辑互锁。急停功能是核心:按下操作面板或现场的急停按钮,机器人需在0.5秒内停止所有运动,伺服电机保持刹车(编码器验证位置无偏移),同时触发声光报警。故障自诊断测试模拟传感器断开:断开关节位置传感器信号线,系统需立即显示“传感器异常”并锁定启动功能。

程序逻辑验证检查互锁:手动模式下自动程序无法启动,安全门打开时运动指令被屏蔽。冗余设计测试针对双CPU系统:断开一个CPU电源,另一个需接管控制,维持机器人安全状态。控制软件稳定性需连续运行72小时,无程序崩溃、误动作等情况,确保长期运行可靠。

末端执行器安全测试

末端执行器是机器人与物料的“接触手”,安全测试聚焦抓取可靠性与碰撞防护。抓取力测试针对不同物料:20kg纸箱的夹持力≥30N(保持10分钟不滑落),易碎玻璃罐的最大夹持力≤物料抗压强度的80%,避免夹碎。气动夹爪可靠性测试:关闭气源后,夹爪需保持夹持15分钟以上(压力传感器监测气压下降)。

碰撞防护测试在末端装力传感器:模拟碰到货架边缘,当力值超过50N时,机器人需立即停止并报警。结构强度测试施加2倍额定负载的冲击力,末端执行器无变形、断裂,确保意外碰撞时不会损坏。

运动性能安全测试

运动安全关注精度与异常响应。运动范围用激光跟踪仪测量:确保手臂伸展长度不超设计边界(如2.5m),避免碰撞周围设备。速度加速度用高速摄像机记录:最大速度≤1.2m/s,加速度≤0.5m/s²,加速过程平稳(振动传感器测加速度变化率≤0.1m/s³),防止物料掉落。

路径精度测试重复抓取10次:重复定位精度±0.5mm以内,确保抓取位置一致。碰撞检测测试放置泡沫板障碍物:机器人碰到后立即停止,力反馈≤100N,避免伤害人员或设备。

人机交互安全测试

人机交互安全关联操作人员使用风险。操作界面检查:急停按钮是红色蘑菇头,位于面板右上角,需向下按压触发;启动、停止等关键操作需双重确认(按“启动”后再按“确认”),防误触。警示标识检查:机身贴“当心机械伤害”“高压危险”中文标签,用干布擦10次无褪色,清晰易识别。

安全装置联动测试:安全门打开时机器人立即停,安全光栅被遮挡(人员进入)时禁止运动并报警。操作手册检查:包含安全指南、故障流程,语言通俗,无专业术语歧义,确保操作人员能正确使用。

环境适应性安全测试

环境适应性确保不同工况下安全运行。温度测试:40℃(75%RH)运行4小时,电机绕组温度≤120℃,控制器表面≤60℃;-10℃放置2小时后启动,运动无卡滞。湿度测试:90%RH(25℃)48小时,电路板无凝露,绝缘电阻无下降。

防尘防水按IP54等级:粉尘箱8小时内部无明显粉尘,喷头喷水(10L/min,5分钟)电气无进水。食品行业机器人需做盐雾测试:5%NaCl溶液、35℃环境48小时,机身金属无锈蚀,防止腐蚀引发结构失效。

异常工况安全测试

异常工况模拟突发情况。负载异常:1.1倍额定负载时报警停机,1.2倍时过载保护切断电源。断电测试:断开总电源,刹车立即生效(位置偏差≤1mm),末端保持夹持(物料不掉落)。

通信中断:拔出以太网 cable,机器人进入安全状态(停运动、保位置),显示“通信故障”。电源波动:电压85%或110%额定值时,机器人稳定运行,无误会动作或停机,应对电网波动。

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