機器人緊急停止、保護停止與安全停止

緊急停止和保護性停止都可以停止機器人運動,但它們的作用不同。緊急停止是針對緊急情況發起的補充保護措施,而保護性停止則反應應用定義的安全或安全相關條件。

安全停止通常是家族或廠商的術語,而非統一的最終狀態。工程師必須閱讀專案和駕駛檔案,針對每個危險規定受控減速、轉矩或制動狀態、殘餘能量、復位和有意重啟。

本指南具有教育性質,不能取代標準、法律要求或合格的驗證。請與 機器人制動和安全停止指南 以及 SSM 指南一起使用。

在站名之前先定義目的

寫下危險、發起事件、受影響的運動以及預期的風險降低。保安或掃描員請求的停車並不自動等同於由個人發起的緊急情況。

記錄所有模式的可用性,包括設定和恢復。為了方便而使用的生產停止可能缺乏安全相關的架構和故障反應以實現保護。

紅色蘑菇頭緊急停止按鈕安裝在黃色背景上
致動器啟動緊急停止功能,但本身並不定義減速、能量隔離、殘餘危害或重啟行為。來源:維基共享資源貢獻者。許可:CC BY-SA 3.0

具體說明整個停止狀態轉換

描述請求檢測、通訊、受控減速(如使用)、轉矩狀態、制動接合、過程能量行為、最終監測和重啟條件。“停止”一詞涵蓋了許多物理上不同的狀態。

包括斷電和通訊中斷後發生的情況。確認序列不會導致斷電、失去平衡或軸線失控。

函式項典型用途發起者工程問題
緊急停車應急反應人機致動器它能降低風險嗎
保護性止擋保護條件安全裝置或邏輯什麼條件會好轉
作業停止過程控制自動化是安全問題嗎
STO防止產生轉矩安全驅動功能什麼能讓動作停止
安全停止期專案特定序列定義介面具體是哪個函式

不要從按鈕推斷行為

紅色蘑菇致動器僅為一個輸入。保護取決於觸點或電子裝置、線路、安全邏輯、通訊、驅動、制動、致動器以及機器的物理狀態。

測試可達性、辨識、鎖釦、重置及完整反應。指示燈正常工作並不代表安全鏈已驗證。

選擇減速和最終能量狀態,避免風險

即時轉矩消除可以延長滑行或釋放重力軸,而受控制動則依賴主動控制,直到進入安全轉矩狀態。正確的順序取決於動力學、危險和經過驗證的驅動功能。

明確什麼維護有效負載,以及如果受控減速失敗會發生什麼。不要假設某一類別或驅動器縮寫能適用於所有軸和過程。

把 STO 當作轉矩預防,而不是瞬間停止

安全轉矩關閉防止驅動根據其定義的功能產生轉矩能量,但現有運動可能滑行,重力或外部力可能推動機構。仍然可能需要制動或其他措施。

測量應用中實現的停止和殘餘運動。閱讀準確的驅動手冊和驗證後的架構,而不是將縮寫擴充成假設的物理結果。

以五個步驟整理機器人緊急停止、保護停止與安全停止的判讀重點
依正文與一手資料整理的繁體中文實務卡。來源:Physical AI Lab。

控制保護停止復位與重啟

清除掃描器或關閉防護裝置並不證明該保護區域是空的或任務狀態是安全的。定義重置位置、可見性、存在檢測和防重複行為。

重置本身不得啟動危險運動。在適用的風險評估和標準要求時,要求單獨的有意啟動。

控制緊急停止釋放和重啟

釋放緊急停止致動器僅使重啟成為可能;不應命令動作。調查並清除緊急狀態,恢復安全狀態並使用定義的重啟程式。

防止遠端或自動重啟讓機器旁人員感到意外。保留事件歷史和受影響的安全通道以供診斷。

測量不利的停止時間和距離

測試最不利的相關速度、方向、姿態、負載、工具延伸、溫度和制動狀況。測量從啟動狀態到定義的最終安全狀態,而不僅僅是控制器確認。

利用反覆試驗和高解析度走跡捕捉變異性。將結果輸入保護和分離計算,並監測漂移。

停止後控制殘餘和工藝能量

停止的機器人關節仍可能留下懸掛負載、氣壓、彈簧、旋轉工具、熱量、真空、焊接或切割能量。定義每種部件如何固定或隔離。

緊急停止不能替代服役期間所需的能量隔離。連線停止反應反應端 致動器安全指南

在範圍內使用現行標準

ISO 目錄將 ISO 13850:2015 列為目前釋出的緊急停止設計版本,同時其審查生命週期仍在繼續。目錄中列出了工業機器人應用和單元的 ISO 10218-2:2025

ISO 13849-1:2023 及目前驗證版也可能與安全相關控制相關。請與有能力的專業人員確定適用版本和法律要求;本摘要不構成規範性設計。

在安全鏈上注入故障

在適當情況下測試開路和短路、卡住觸點、感測器不匹配、通訊丟失、驅動故障、剎車失效、陳舊狀態和斷電。確認檢測、診斷反應及物理狀態。

故障測試不應僅止於錯誤程式碼。觀察運動、有效負載、工藝能量並重啟抑制。

測試不利條件預期證據失敗
請求輸入通道故障定義反應沒有被發現
減速最差負載測量止點邊界被超越
能源功率或壓力損失穩定狀態下降或滑行
重置該人仍暴露在外重啟被抑制意外運動
恢復多重故障安全升級靜音繞行

釋出停止函式規範

對於每一次停車、記錄目的、啟動裝置、模式、受影響的危險、順序、行駛和制動狀態、剩餘能量、所需效能、測量的制動、故障、復位、重啟、檢查和更換觸發。

仔細審查,請進行以下檢查。

評估“機器人緊急停止、保護停止與安全停止”時,還應儲存模型版本、機器人設定、校正檔案、測試日期和全部試驗記錄。

只有把這些持續投入與單位成功任務的價值比較,才能判斷方案是否適合擴大。

上線後仍要持續檢查分佈變化、感測器漂移、機械磨損和人工接管原因。

實際專案還應指定資料、模型、控制器和安全流程的負責人,並預先定義回復條件。責任邊界、審批記錄與變更紀錄越清楚,故障發生後越容易停止擴散、定位原因並安全恢復。

把任務拆成感知、決策、動作執行和結果確認,可以更準確地定位瓶頸。每一階段都應有獨立指標與失敗示例,避免用端對端成功率掩蓋偶發但嚴重的風險。

引用的產品規格、論文結果和監管要求需要記錄釋出日期與適用版本。資料更新後應重新核對關鍵結論;無法從一手來源確認的內容,應明確標註為待驗證資訊。

小規模試點的價值在於提前暴露介面、人員協作和異常處理問題。試點結束後應依據預設門檻決定擴大、修改或停止,而不是因為已經投入資源就預設繼續。

所有結論都應能夠追溯到原始記錄,並可複核。

介面定義變化時,舊資料和舊控制參數不能在未經驗證的情況下直接複用。

異常測試應覆蓋斷電、通訊丟失、感測器失真、物件滑移和人員進入工作區等情形。系統不僅要發現異常,還應以可預測的方式減速、停止或請求人工確認。

維護計劃需要把檢查週期、易損件、備件、校正和軟體更新納入同一套記錄。若維護成本或停機時間持續上升,應重新評估系統設計,而不是隻提高操作人員負擔。

報告平均值之外,還應公開最差結果、分佈尾部和失敗影片或紀錄索引。對安全關鍵任務而言,少數嚴重失敗往往比平均效能更能決定是否可以部署。

當證據不足時,最專業的結論是縮小適用範圍並說明還缺什麼資料。明確的不確定性不會削弱文章,反而能防止讀者把研究結果誤解為已驗證的產品能力。

  • 區分緊急、保護和作戰目的。
  • 指定減速和最終物理狀態。
  • 測量最壞情況下的停車和殘留危險。
  • 透過完整的安全鏈注入故障。
  • 將重置與故意重啟以及能量隔離分開。

常見問題

緊急停止會切斷所有電力嗎?

不一定;設計會為機器選擇降低風險的止點和能量行為。

保護性止損和過程止損是一樣的嗎?

不。保護性停止是安全反應的一部分;過程停止可能與安全無關。

當緊急停止致動器釋放時,運動會重新啟動嗎?

不。釋放後可實現緊急狀態解除後單獨的受控重啟。

STO 會瞬間阻止機器人嗎?

不會。它阻止了轉矩的產生;運動可以滑行或在重力作用下移動,除非有其他措施。

緊急停車能取代能源隔離嗎?

不。維護可能需要分別隔離、儲存能量耗散和重啟預防。

停止目的與重啟邊界

機器人停止功能是一個經過驗證的危險反應序列,而非標籤或按鈕。為每個應用定義請求、物理停止、能量狀態、故障、重置和有意重啟。