協働ロボットの安全性は、製品カテゴリーではなく、特定の人間とロボットのタスクから始まります。協働型として販売されているロボットでも、鋭利な工具、重い作業物、トラップポイント、予期せぬ再起動、高エネルギープロセスが加わると、受け入れがたいリスクを生むことがあります。インテグレーターは申請書全体を評価し検証しなければなりません。
産業規格では、安全評価付きの監視停止、手動誘導、速度・分離監視、パワーおよび力制限の4つの協働運転方法が記載されています。彼らは、人がいつ入ってよいか、ロボットの動きが続くか、接触が意図されているか、有害なエネルギーの制御方法など、さまざまな質問に答えています。
このガイドは ロボットの機能安全ガイド や 衝突検知ガイドと一緒にご利用ください。低速でも感度の高いアームでも、危険の特定、安全装置の設計、最終セルの測定の必要性を排除するわけではありません。
コラボレーションをアプリケーション特性として扱う
協働とは、人間と産業用ロボットが安全に管理された空間を共有したり、関連する作業に取り組む操作状況を指します。それは無制限の近接を意味しません。生産、装填、教育、ジャム除去、保守などの異なる段階では、異なる安全対策やアクセスルールが必要になることがあります。
まずは人、動き、ペイロード、エンドエフェクター、ワークピース、治具、そして周囲の機械から始めます。予見可能な誤用を含めること:センサーの周りに手を伸ばすこと、監視されていない側からの侵入、器具をバイパスすること、または人が去る前にリセットすること。リスク評価は、協働運用がそもそも適切かどうかを判断します。
動きと接触の4つの方法を合わせる
安全指定の監視停止装置は、作業中にロボットの動きを防ぎます。ハンドガイドは、権限のある者が適切な装置を通じて動きを指示することを可能にします。分離監視は距離が近づくにつれてロボットの行動を変化させます。力と力の制限は、許可された接触の結果を制御します。
細胞はその動作シーケンス全体で複数の方法を使用できます。例えば、分離監視は進入を遅らせたり、監視停止は負荷を保護したり、パワーや力の制限は残留過渡接触に対処することがあります。すべての移行には、明確な条件と、証拠が無効になった場合の安全な対応が必要です。
| 方法 | ロボットの近接動作 | 接触仮定 | 主要な検証記録 |
|---|---|---|---|
| 安全指定の監視停止 | 止まった | 必須ではありません | 停止状態と再起動防止 |
| 手動誘導 | オペレーター指令 | 誘導相互作用 | 装置、速度、制御権限の有効化 |
| 速度と分離監視 | 条件付き | 距離による回避 | 検知場と停止距離 |
| パワーとフォースの制限 | 続けていいかもしれません | 可能または意図された | 接触力、圧力、形状 |
| 複合応用 | 位相依存 | シナリオ依存 | 検証済み遷移ロジック |
共有アクセスには安全指定の監視停止を使用する
このモードでは、ロボットは保護設計に従い、人が協働作業スペースに入る前または入る際に監視された停止地点に到達し、維持します。駆動電源は残していても、センサーがクリアされたり通信が戻ったからといって危険な動きが再開されてはなりません。
停止開始、最終停止、予期せぬ再始動の防止を測定します。重力、ブレーキ挙動、外軸、吊り積み、蓄えられた空気圧やスプリングエネルギーをチェックしましょう。機械的に制御されていない場合、固定ロボットでも押し潰し、解放、落下の危険が生じる可能性があります。
手誘導には明確な制御権限が必要です
ハンドガイドは単にバックドライブ可能な腕を押すことではありません。アプリケーションには、条件、制限された速度、オペレーターの入力とロボットの動きとの明確な関係を可能にする意図的な誘導装置やインターフェースが必要です。有効化機能を解除したり故障を検出したりすることで、指定された安全な対応が得られるはずです。
ガイド付き経路全体でリーチ、視界、ピンチポイント、体の位置を評価してください。操作者は工具に集中しすぎて、別のリンクが備具に近づいているのを見落とすことがあります。方向、ゲイン、デッドバンド、リリース挙動、権限の自動運転への移行を検証します。
速度と分離の監視はタイミングの問題です
分離監視には保護センサーシステム、信頼できる位置または速度情報、停止モデルが必要です。距離予算には、検知遅延、論理遅延、ロボット反応、ブレーキ距離、侵入速度、不確実性、必要な補助マージンが含まれます。レイアウト上に描かれたフィールド自体は証拠にはなりません。
最速で信頼できるアプローチ、ロボットの不利な姿勢と速度、センサーのブラインドゾーン、反射する衣服、運搬物、同時進入者をテストします。追跡が失われたり、データが古い、または保護フィールドが無効になった場合、システムは定義された保護状態に移行しなければなりません。
| 検証項目 | 測定 | 不良状態 | 受け入れに関する質問 |
|---|---|---|---|
| 人間検出 | カバレッジと応答時間 | 盲角または閉塞 | すべてのアクセス経路は保護されていますか? |
| ロボット状態 | 速度誤差と位置誤差 | ネットワーク故障またはエンコーダ故障 | 距離の計算は保守的ですか? |
| 停止パフォーマンス | バックラッシュ距離と停止距離 | 最悪のペイロードとポーズ | 動きは境界線の前で止まりますか? |
| 接触結果 | 力と圧力 | 工具の刃またはトラップ | シナリオの制限は満たされていますか? |
| 再開 | リセットと再突入ロジック | 人物は中に残った | 動きが予期せず再開されることはありますか? |
電力と力の制限が接触の影響を制御します
パワーおよび力の制限は、ロボットの機械、感知、制御限界、応用形状に依存し、接触結果をリスク低減設計内に収める。一時的な衝撃と準静的トラップは異なります。従順なアームでは、鋭利な工具や高温処理、破砕器具を無害にすることはできません。
適切な測定装置と手順を用いて、代表的なボディの位置、接近方向、速度、ペイロード、ロボット構成をテストします。ISO/TS 15066の協働ロボット仕様は重要な生体力学的背景を提供しますが、現地の規制、現行の適用基準、そして適切な安全工学が受け入れを左右します。
工具やワークピースはリスクを変えます
エンドエフェクターは接触面積、エッジ、熱、蓄えエネルギー、そして身体の一部を閉じ込められるかどうかを決定します。ソフトロボットカバーはドリル、ブレード、グリッパーフィンガー、ワークピースコーナーを制御しません。危険分析にはホース、ケーブル、クイックチェンジャー、落下物経路を含めましょう。
ペイロードは停止距離、衝撃エネルギー、関節の限界を変えます。備具は、人が押さえつけられる固定面を作り出します。承認されたすべての工具とペイロードの組み合わせを検証し、未承認のアタッチメントが元の安全主張を静かに継承できないように設定制御を用いてください。
名称ではなく完成したセル全体を測定する
製造者の安全機能は、統合タスクの認証ではなく、構成要素や制限を提供します。ロボットモデル、安全ソフトウェア、構成チェックサム、ツール、ペイロード、床取り付け、センサー位置、測定機器を記録します。試運転後に設置されたジオメトリをテストしてください。
現在の ISO 10218-2:2025 は産業用ロボットアプリケーションとセルの統合を扱い、 ISO 10218-1:2025 は産業用ロボットに焦点を当てています。古い一般的なチェックリストに頼るのではなく、プロジェクトに関連する版や地域の要件を適用しましょう。
再起動とモード変更は別々の危険です
保護ストップは誰がリセットできるか、どこでリセットが行われるか、何が見えるべきかを定義しません。リセットは条件を認識すべきです。自動的に危険な動きを引き起こすべきではありません。ワークスペース内の人物がリセット場所から隠れていないか、意図した順序を回避できないか確認してください。
電源復旧、コントローラー再起動、ネットワーク再接続、工具交換、手動から自動への移行、保護故障からの復旧をテストします。アクティブ運転モードと安全状態を記録してください。不明瞭な指示器や古いHMI状態は、正しい安全機能の誤用を引き起こすことがあります。
機能安全と物理的検証を結びつけること
パフォーマンスレベルまたは安全完全性レベル分析は、安全関連の制御機能の完全性を扱います。保護距離が十分であることや、測定された接触が許容されることを証明するものではありません。機能的整合性と応用幾何学は補完的な証拠層です。
各危険を安全機能、必要な完全性、センサー、ロジック、アクチュエーター、診断カバレッジ、物理的受理試験に結びつけます。NISTの タスクベースの人間とロボットの協働研究 は、ロボットを孤立させるのではなく、実際の製造作業を特徴づける必要性を強調しています。
安全に関連するすべての変更を再検証する
ペイロード、工具、速度、軌道、レイアウト、床の状態、センサー取り付け、ファームウェア、安全パラメータの変更は、検証されたエンベロープを変更することがあります。展開前に変更を分類し、どのリスク評価やテストの成果物を繰り返し行うべきかを明記してください。調査のために以前の構成を復元可能に保ちましょう。
保護センサー、ブレーキ、カバー、ケーブル、ファスナー、リセット装置の定期的な点検をスケジュールしてください。一つのコミッション値を永遠に記録するのではなく、トレンドを止めること。ドリフトブレーキやセンサーの移動は、ソフトウェアが健康状態を報告している間にマージンを消費することがあります。
監査可能な受け入れパッケージを構築する
引き継ぎパッケージには、リスク評価、安全機能仕様、計算、構成記録、試験方法、校正済み測定、残留リスク、訓練要件、変更管理プロセスが含まれるべきです。各運用段階で適用される協働手法を正確に明示してください。
これらの受理ゲートは、制作リリース前と素材変更後に使用してください。証拠があれば、ベンダー名や成功したデモンストレーションから推測するのではなく、他の有資格なレビュアーがその決定を再現できるようにすべきです。
- すべての人間のアクセスや接触シナリオをマッピングしてください。
- 各段階に1つ以上の保護方法を割り当ててください。
- 検知、停止、距離、接触挙動を測定します。
- リセット、再起動、モードの切り替えを確認してください。
- 制御ツール、ペイロード、ソフトウェアやレイアウトの変更。
よくある質問
協働ロボットは安全フェンスをなくすのでしょうか？
いいえ。リスク評価では、一部の段階や道具、危険物に対して警備員、インターロック、制限区域が必要になることがあります。
低速はパワーやフォースのテストに代わるのでしょうか？
いいえ。速度は接触エネルギーに影響を与えますが、形状、ペイロード、トラップ、制御応答も結果を決定します。
普通のカメラで分離監視ができますか？
必要な安全機能のために検証された保護センサーソリューションとアーキテクチャのみを使用するべきです。画質だけでは不十分です。
手で誘導することは、腕を物理的に押すことと同じですか？
いいえ。手動誘導には、明確な制御権限、有効条件、制限された動き、誘導入力が解除または失敗した際の安全な挙動が必要です。
コボットセルを交換した後、何を再検査すべきですか？
影響を受けた危険箇所を再評価し、変更された構成に対して関連する停止、分離、接触、再始動、機能安全テストを繰り返します。
協働アプリケーション安全境界
このガイドは工学の概念を説明しており、申請の認証を行いません。設置セルには最新の基準、現地法、製造者の指示、そして適切な機械安全評価を適用してください。