行业见解
成员自1900年以来
RIA已经转型为推进自动化协会，该协会是机器人、机器视觉、运动控制和工业人工智能行业的全球领先自动化行业协会。
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最前沿的工业移动机器人安全标准
发布08/28/2017
作者:Tanya M. Anandan，特约编辑
移动机器人正在进入通常为人类和载人的车辆保留的新领域。在仓库和配送中心，到工厂楼层，现在的实验室和办公空间，我们可以预期在更多的范围内看到这些自由范围的机器人。看看这些仓库管理员。这些不仅仅是移动包骡子。这些机器人的智能和实时适应性能力扩大了他们的方法。
自从我们发布底漆以来，一年飞机飞行，移动机器人和供应链内部物流。现在，市场堆叠了更多的选择，组合和应用程序。一种夸张的变异，对安全标准作家赛车追求的新挑战。
许多这样的移动平台已经在世界各地进行实践或试点。
看看这个双臂移动机器人的视频在焊接组装设备供应商HIROTEC AMERICA工作。在这个应用中，一个OTTO 1500自导移动平台与一个安川双臂机器人(如图所示)相结合，以自动化将零件浸入黑色氧化物进行腐蚀保护的单调任务。Robotiq使自适应抓手，你看到灵巧地处理部分，因为他们降低到黑色氧化物。
这个spry机器人周围没有安全围栏。这是因为奥托使用安全额定的LIDAR传感器来检测和导航其路径内的障碍物。据制造商称，OTTO 1500有两个安全额定的LIDARS，一个在前面，一个在平台后面。它有四个紧急停止（e-stop）按钮，用于手动紧急停止。该移动机械手有助于Hirotec移动更接近其熄灯制造的目的，为24/7操作。
自主，自行引导的车辆
消费品巨头宝洁和赌博还将移动机器人放在多个领域和各种应用中。
“因为P＆G是如此多元化的广泛公司，我们有许多不同类型的移动平台，”俄亥俄州辛辛那提的Procter＆Gamble中的机器人网络创新领导者Mark Lewandowski说。“一路从大规模移动平台，高升力移动平台，一路走到小型移动平台，可以在办公室或实验室环境中使用更多人。在制造业，仓储和分销之间，我们在广泛的尺寸，形状和平台上有许多不同的需求。“
莱万多夫斯基指出，这些都是自动导航车辆。这意味着它们会根据预先学习的环境地图自主导航，确定从A点到B点的最佳路线。通过使用各种传感器和软件，它们可以实时智能地绕过意想不到的障碍。
该视频显示了一个例子这些类型的移动机器人如何实现映射和路线规划，以便于部署。这与传统的自动引导车辆（AGV）相反，通常需要现有的基础设施或设施修改，例如嵌入在地板中的磁带或导航信标的磁条或导航信标来引导车辆在指定的路径上。
不是你祖父的自动导航仪
P＆G是使用或测试三个主要的工业移动机器人类别：大型移动平台，具有高有效载荷的能力，较小的自行车车辆和移动机器人（移动机器人与机器人手臂相结合）。
“现在的最大和最活跃（移动机器人的应用）现在是自主移动平台的领域，”Lewandowski说。“这些是在托盘或大型单位负载周围移动的大型平台。移动平台位于我们的仓库和分销中心，没有大量的人类和车辆互动。“
他说，他们使用较小的自主车辆来移动输入材料，工艺或成品在过程之间。这些较小的平台能够在拥挤的环境中更灵活地移动。
“我们驾驶的应用程序的一个例子现在正在从生产过程中将质量和实验室样本移动到需要测试的实验室，”Lewandowski解释说。“这涉及将这些较小的车辆带入有很多人和改变流程的环境中，因此车辆需要能够适应这些高度动态的环境。”
P&G is already using or developing pilot applications for mobile robots such as Clearpath’s OTTO, Aethon’s TUG, and Omron’s Autonomous Intelligent Vehicle, as well as autonomous mobile platforms from startups like Fetch Robotics, Mobile Industrial Robots (MiR), Canvas Technology, and Milvus Robotics.
“安全是至关重要的，”Lewandowski说。“许多这些移动系统基于相同的技术（LIDAR），因此从安全角度来看，条目点是为了确保您拥有被认为是能够检测对象和人员并适当地反应的能力的安全系统。
“一些新来者(初创公司)开始使用这些基于视觉的技术，有更多的空间意识，”他继续说。“重要的是，不仅要知道平台在底层的位置，还要知道它在环境中的导航位置。有门或悬挑，或桌子或传送带吗?它需要能够看到这些，并做出适当的反应，以避免这些类型的障碍。”
与他们的固定平台兄弟姐妹甚至是他们在传统的AGV方面的表兄弟，自主移动机器人是自由漫游的。安全是一个主要问题。
工程中的安全标准
机器人行业协会（RIA）与美国国家标准研究所（ANSI）一起发展安全标准适用于工业移动机器人。RIA组装了R15.08委员会，为工业移动机器人安全写下标准文件。
工作已经在进行中，该标准的前两部分为机器人制造商和集成商制定安全准则，预计将于2017年底起草。然后，文件将必须经过一系列的审查过程和任何必要的修订。出版的目标是在2019年初。
为什么这么遥远你可能会问？实际上，这个标准开发过程正在以加速的速度迁移。
“我从2007年以来一直参与安全标准（进程）。对我来说，这个时间表一直在闪电，”迈克尔Gerstenberger，PE，R15.08委员会的主席Michael Gerstenberger说。“有几家公司在该地区的产品出现。RIA希望能够实现它，并确保我们通过开发如何安全地做事的相关标准来服务。“
Gerstenberger与本委员会有一个有趣的挑战。R15.08是任务的，汇集了两个世界，移动平台社区和工业机器人社区。每个都是由自己的安全标准表示的。
对于移动平台，最接近的现有标准是ANSI / ITSDF B56.5-2012，安全性标准，无驾驶，自动引导工业车辆及载人工业车辆自动化功能。
对于工业机器人，标准是ANSI/RIA R15.06-2012，工业机器人和机器人系统-安全要求。
然而，许多新的移动机器人拥有比传统的AGV更大程度的自主权，使他们能够在一个更具活力的环境中安全地运作，即实时路径重新规划至关重要，“RIA总监Carole Franklin说密歇根州安娜堡的标准开发。“这不是目前在现有的AGV标准（B56.5）中解决的地区。”
她继续解释说，虽然工业机器人安全标准(R15.06)允许在工业环境中使用移动机器人系统，但它的大多数指导都假定机器人安装是固定的。
委员会成员必须共同制定新的ANSI/RIA R15.08标准，弥补现有两个标准(B56.5和R15.06)之间的任何差距，并为移动机器人提供独特的安全考虑指南。最终，他们可能会决定将新组装的指导方针纳入现有的标准，但这仍有待观察。
“我一直在努力做的最重要的事情之一就是确保委员会所有的声音都被听到，”Gerstenberger说。“我想确保每个人都能表达自己的观点。我们在委员会中有很好的代表。”
75多名委员会成员代表了大多数传统机器人制造商、成熟的移动机器人供应商和初创企业、协作机器人供应商、传统AGV制造商、机器人集成商、安全系统供应商和集成商，以及汽车、电子、消费品和物流行业的主要终端用户。
还代表的是关键行业标准和安全组织，如北美莱茵兰德兰德·莱茵兰州，国立职业安全和健康研究所（Niosh），以及美国国家标准与技术研究所。
现有标准的差距
NIST开发测试方法和指标以评估新技术的性能。偶尔NIST将导致标准开发的努力，因为他们在这种情况下与R15.08确实如此。多年来，NIST在其在传统AGV的实验室进行了研究，
移动机器人，协作机器人，以及这些机器的混合集成。
NIST的计算机科学家、R15.08委员会成员杰里米·马维尔(Jeremy Marvel)说:“我们有兴趣从所有不同的制造商获取机器人模型，并将它们集成到一个工作单元中。”“这也包括移动工业机器人，特别是将机器人手臂与不同制造商的移动平台进行临时集成。”
Marvel和NIST同事罗杰博克·波斯特尔曼在R15.08委员会上，研究了AGV和工业机器人的现有安全标准，同时进行了对混合系统的研究。在某些情况下，他们发现足够重叠，但在其他情况下，他们发现了差距甚至冲突。你可以看看NIST的研究成果。
Gerstenberger说，委员会继续使用NIST的发现作为基础，以确保他们在起草R15.08标准时弥补了差距和冲突。他提到了其中的一个冲突。
在2012年发布的R15.06标准中，它说机器人可以固定或移动，但不久之后又说，该标准只涵盖移动机器人的操作部分。所以当这个机器人不再被关在某个地方时，它不能四处奔跑。”
他还解决了其中一个差距。
“管制员如何传达安全信息?”移动平台上的紧急停止按钮是否也会导致手臂上的紧急停止动作?反过来呢?如果有一个紧急停止，这显然是机器人控制器的一部分，它应该停止移动平台吗?”
R15.08委员会将不得不将这些问题和许多其他问题作为起草文件来解决。
“这是R15.08的基础，”漫威说。“我们希望能够解决这些差距和冲突，并为提供安全评级的解决方案提供指导和要求。”
他注意到教导吊坠的一个例子：“如果您正在考虑使用工业臂的临时安装或移动平台的集成，这些都将有自己的教导吊坠。如何纠正或纠正控件问题，以便您只有单点控制权？我们是否指定了一种方法来实现这一目标？我们是否指定了移动平台必须对工业机器人进行放弃控制，反之亦然？或者我们通常指定有一个控制点，然后让集成商或制造商弄清楚如何做到这一点？“
漫威表示，目前委员会倾向于后者，这意味着在平台上添加机械手时，将由制造商决定单点控制点。当把这两个积分在一起时，这取决于积分者。
“整合两个不同的制造商的系统是一项重大挑战，”奇迹说。“在大多数情况下，这些是封闭系统（具有专有技术）。这些不是与别人的软件一起控制的系统。“
Marvel说它仍然不容易，但更容易使用像这样的公开语言ROS的操作系统。
“我们花了几个月的时间来与封闭的AGV系统进行第一集成，我们仍然不确定我们是否正确完成。对于我们刚刚整合的开放平台，我们刚刚整合的开放平台不到三周。“
NIST采用了传统的叉车AGV，并在移动平台的顶部安装了通用机器人UR10协作机器人手臂，使其成为一种混合动力(如图)。
漫威解释说:“这款混合动力车不使用导线、磁铁或跟随线(像传统agv)。“相反，它使用基于激光的三角测量系统来确定它在开放环境中的位置，允许控制软件告诉它去哪里，并动态生成路径。一旦它被告知要去哪里，它就不会偏离那条道路。我们正在与AGV平台和控制软件的制造商合作，使其更灵活、更具有适应性，从而能够以安全的方式应对任何潜在的碰撞或安全隐患。”
它们还有一个欧伦移动平台，它与ROS兼容。它们正在将封闭系统与开放系统进行比较。
“难以让安全信号集成。任何类型的控制都一样。机器人控制器用于负责一切。所以现在，当您尝试集成两个智能系统时，它变成了一点点的协商。试图与两个不想谈判的系统协商是棘手的。你最终有一个左手右手的情况，机器人手臂和移动机器人正在做自己的东西，但它们彼此或多或少令人沮丧。交叉点开始在安全性和可靠性方面获得一点骰子。“
移动机器人，移动目标
NIST的研究揭示了对工业移动机器人安全标准开发安全标准的复杂性。为自主移动平台设计安全标准是一回事，但现在添加机器人手臂或其他类型的附件，无论是搁架，输送机还是
手提袋，甚至是后面拖着的另一辆车，现在对安全的影响变得更加复杂。
我们在野外看到了这些类型的系统。在Hirotec参加以前的应用，现在这款Bastian解决方案移动平台与Yaskawa Arm（图）用于机器人批量拣选。Bastian的移动机器人配备了Vision System，通过挑选多种产品，占用品和SKU一次，作为机器人到商品解决方案。在行动中看到它。
据巴斯蒂安介绍，这款动态移动机器人使用安全扫描仪来检测并避开工作空间中的障碍物和人。它有一级E-stop用于紧急关闭。该移动平台遵循多项安全标准，包括用于无人驾驶、自动引导的工业车辆的ANSI/ITSDF B56.5。
“最终，如果您可以获得移动平台和机器人手臂串联移动，并且能够协调他们的动作，以便您可以在几乎无限制的工作量内的任何地方专门用于高可重复性和准确性的工具，就是这样一个梦幻般的支持技术，“奇迹说，设想了可能性。
认为大。飞机机身，轮船，火车，甚至建筑物。查看Sam，移动建筑机器人。
“这还支持高度动态的工作环境，其中你的装配线可以重新配置自己以适应新的进程或新的批处理作业，”Marvel说。“与那个敏捷的制造范式一起。”
随着移动机器人试点项目的推进和更多的采用，R15.08委员会将努力跟上。漫威指出未来还有更多挑战。
“例如，如果你有一个移动平台由于某种原因关闭或紧急停止，连接的手臂需要知道这一点。它可能需要知道原因，特别是当它试图进行动态控制时，即移动平台和手臂的运动是协调的，以使工具保持在特定的笛卡尔坐标。”
他说，对控制信号产生的同样的挑战。
“机器人会告诉你它在哪里思考。移动平台将告诉您它在哪里思考。然后需要这些信号集成在一起。在某些情况下，我们发现报告的位置和方向的价值并不总是内部代表的。“
换句话说，当你从机器人那里得到报告的时候，它不是实时的。这是旧的信息。
“可能存在延迟，抖动或滞后，或者只是报告的职位的不确定性，这可以大大影响整个集成解决方案的性能和安全性，”Marvel说。
R15.08委员会需要在撰写新的安全准则时考虑所有这些考虑因素。最终用户输入对过程至关重要。
最终用户洞察力至关重要
P＆G的Lewandowski和同事Bob Bollinger，Beauty Sector Robotics领导者，均在委员会以及来自各种工业部门的其他最终用户代表。他们说，“检查您的公司徽标在门口”并讨论整个技术最适合的是重要的。
Lewandowski拥有超过25年的宝洁。Bollinger在工业中有超过30年，18岁，P＆G。两者都是公司机器人技术网络的一部分。RTN是一组员工，利用其与机器人技术的集体经验，以确定如何最好地部署公司内的机器人。网络还评估和测试新的机器人技术。
“作为最终用户，我们需要确保标准清晰，可用和可部署，并且由于这些标准而生产的产品可以安全地在植物中使用，”Bollinger说。“我认为最终用户参与确实有助于委员会并确定了使用案件和挑战是什么。希望我们能够明确指导如何接受这些挑战。“
标准范围
委员会面临的第一个挑战是确定其范围。在一个仍在发展的行业，每隔几个月就会有新的初创公司和技术进入这个领域，很难缩小关注的范围。在几次委员会会议之后，RIA的标准开发总监说他们能够确定下来。
工业，适用于R15.08工业移动机器人安全委员会的范围，仅包括在商品生产和相关服务中使用移动机器人的工业用途。这包括制造、仓储和物流空间中的结构化和半结构化环境。
“预计人们在工业空间中的移动机器人靠近的人（仅限成年人）将有一定程度的培训，因此他们知道如何与机器人合理地互动，”富兰克林说。
在这个范围之外是可以与公众互动的移动机器人，如接待机器人、个人护理机器人、医疗和康复机器人以及机器人游乐设施。指南不包括这些应用。
在此上下文中的移动仅是基于地面的系统。空中和水性系统超出了范围。
除了骑行的平台，也是载人的平台，如载人的叉车。不包括远程控制或远程移动的移动系统。导轨上的移动系统，例如龙门机器人，也超出了范围。
机器人包括移动平台本身，即使没有安装在顶部的机器人手臂。但移动机器人必须具备传统AGV以外的自主能力。传统agv仍将遵循工业卡车标准(B56.5)。
富兰克林表示，R15.08文件将沉默于移动模式的主题，无论是轮式，Uni-Ball，跟踪或腿平台。这意味着波士顿动力学的BipeDal机器人是候选人。那是一个阿特拉斯正在堆叠盒子在仓库里，假设这个移动机械手可以
保持其基础。
安全标准将为移动平台，附件（搁板，输送机或机器人手臂）和集成解决方案（移动平台+机器人手臂设计和制造为单位，用一个控制器设计和制造）的机器人制造商提供指导。对于集成商，将提供指导，用于将移动平台与机器人臂集成。
指南还将包括危险识别和风险评估，以及控制危险能源的地址锁定/标签(LOTO)建议。
制造商的第1部分和集成商的第2部分预计将在今年年底之前起草。第3部分，将为最终用户提供指导，直至稍后推迟。
制图新技术
标准写作过程的一个重要部分是预测技术进步，特别是当标准将有助于在移动机器人等发展区域中塑造技术成熟时。
莱万多夫斯基说:“技术的变化速度往往快于标准的更新和发展速度。”“标准制定者的最终目标是试图预测未来的发展，而不是以一种会限制或阻止未来实施新的、更好的解决方案的方式来制定标准。
“你如何在今天的移动车辆周围探测人员，它是历史上的历史上，仍然用激光扫描仪和激光雷达，”他继续。“在3D视觉系统和更好的检测系统（具有空间意识）中的整个革命将来会使未来很多不同的东西，因此我们需要确保标准能够适应这些类型的进步和技术。”
“我们不想阻止一个特定的新技术，当最初开发的标准时不知道，”Gerstenberger说。“我们不想妨碍技术进步。我们想要启用它。“
随着这些技术进步，将更加复杂。特别是当您在同一空间工作的自由速度机器人和人类时。
NIST的惊奇提醒我们:“没有安全或不安全的机器人。关键在于你如何使用它，如何整合它。从那里开始，你必须进行风险评估。”
风险评估与否
这不是一个问题。后者是风险的业务，简单而简单。R15.06机器人安全标准明显态度，“风险评估应进行，不再是可选的。”它还指出，“将”这个词是规范性的，并描述了强制要求遵守该标准。
“风险评估，风险评估，风险评估”，Sorn Inc.的克里斯索兰诺，安全标准和能力经理Minneapolis，明尼苏达州，当被问及哪些供应商和最终用户在移动机器人标准正在开发时应做些什么供应商和最终用户。“除非您知道问题是什么，否则您无法解决问题。为安全，确定问题的最佳方式是评估风险。“
索兰诺还在R15.08委员会上致力于机器人和工业安全市场，为他的整个职业生涯，近20年。他看到了很多应用程序。
Soranno说:“我们与内部员工以及外部客户合作，帮助提高安全各方面的能力。”“这包括在哪里找到标准，如何阅读和解释标准，以及如何实施这些标准的要求，以达到为雇员提供安全工作场所的目标。”
他描述了风险评估过程中的基本步骤。
“你必须确定任务，”索拉诺说。“你必须识别与这些任务相关的危险。对于每一种情况，你都需要确定潜在的风险。然后根据损伤的最严重可信程度和最严重可信概率(发生的可能性)对其进行评级。它可能是基于频率，接触，接触的数量，人们对风险的意识，他们自己表现，或回避能力。它是以每小时100英里的速度向你移动，还是爬得非常慢，好让你躲开?”
谁应该做风险评估？
索拉诺说:“它应该始终是一个团队。”“无论是操作人员、维护人员还是生产人员，必须与系统共存的利益相关者都知道如何与系统互动。它们应该包含在前端。然后你
是否熟悉系统能够做出或不做什么的设备供应商以及任何其他组件供应商，无论是安全部件还是终效应器供应商。“
在该移动机械手示例中，系统集成商和分销商vicosystems将一个移动工业机器人（MiR）与通用机器人协作臂（图）卸下从搁架单元和输送机上卸载。观看视频。
变化需要重新评估风险
宝洁公司的莱万多夫斯基表示，公司引进的任何新机器(或机器人)都需要进行风险评估。
“我们始终尝试从机械或设备的集成商开始，让他们进行第一切割，或对任何应用的第一个风险评估。但是一旦它进入P＆G，我们就会继续建立一个风险评估，甚至在P＆G中安装设备或机器时甚至进行最终风险评估。“
如果进行了更改，则必须重新评估风险评估。
Lewandowski说:“我们的期望是，如果你改变了一台机器或一个流程的功能，你就需要检查风险评估，并根据这些变化做出任何更改或更新。”
“即使环境发生变化，就像地板，机架放置或机顶机的布置一样，”Bollinger说，那么你需要重新评估风险。“如果您将仓库的一个区域更改为手动拣选站，该怎么办？这增加了风险，特别是如果你在谈论空间中的移动机器人。“
风险评估还必须解决部署移动机器人的环境。Soranno注意到地板的摩擦质量等条件，或者是多么滑，或者地板的倾斜和光滑度。
He says it’s also important to have a process in place in case someone decides to change the environment, like repaint the floor for example, to make sure they don’t inadvertently change the properties that mobile robot is depending on to achieve its intended safety level.
“我做了数千次风险评估，”索拉诺说。“一个系统的动态程度和风险评估的复杂程度是呈指数级增长的。如果你看一台动力压力机，通常只有少数几种与机器互动的方式。你确定了这些任务，
你要识别与每个任务相关的危险，然后想出一些补救方案，如何将这些风险降低到可接受或可容忍的水平。”
将这个过程应用到一个安装在移动平台上的动态机器人上，它会变得更加复杂。
“当你搬到一个机器人,然后是更动态的新闻,它可以使用任意数量的方式,不仅如此,但可以修改后的部署中使用的新方法,提高风险评估的复杂性,“Soranno说。“现在，你把这个动态机器人放在一个移动平台上，这个平台可能在设施的任何地方，这又是一个指数曲线。现在您有更多的潜在任务或交互。
“你不仅要担心人们走向固定在地板上的机器。现在，这台机器可以在工厂里移动，可以开到背对着它的人跟前。”他补充道。“这个过程变得更加复杂。”
向RIA志愿者致敬
这些复杂性将在R15.08委员会下审议，因为它们是移动机器人空间的准则草案。您可能会感到惊讶地知道委员会成员都是志愿者，日常工作。
成员们以一个大团体的形式聚在一起，每年只讨论三次细节问题，其间还会举行小型电话会议和会议，并起草许多草案。下一次会议将于11月在加州圣何塞举行，与合作机器人和先进视觉会议(CRAV)一起举行。
询问任何成员，他们会告诉你他们如何在标准委员会上无意中招募。
Lewandowski笑话，“通常你通过步行太近参加会议或参与会议的人来参与。”
换句话说，你被吮吸了。但在所有严重性中，他们都意识到他们参与的重要性。
2017年11月15日至16日
圣何塞希尔顿逸林酒店
美国加州圣何塞
更多信息
“通过参与委员会，我们可以与思想领袖站在一起，”布林格说。“了解技术的发展方向，和其他人一起头脑风暴，了解机遇和挑战，这对我们很有好处。”
莱万多夫斯基说:“我们认为这非常重要，我们对我们所做的事情充满热情。“不仅是为了我们公司，也是为了帮助整个行业。”
富兰克林回应了他们无价贡献的重要性，“我们非常感谢委员会志愿者的时间、精力和专业知识。”
RIA成员在本文中有：
Bastian Solutions，LLC
ClearPath Robotics Inc.（Otto Motors）
Fetch Robotics，Inc。
库卡机器人公司
移动工业机器人(MiR)
欧姆龙自动化
宝洁(Procter & Gamble)
生病了,公司的。