协作机器人的判定标准研究

2023年税则新增了协作机器人的税则号列8479.5011，并在本国注释中将其描述为“……能和人类在共同工作空间中协同工作的机器人，由执行机构、一体化关节和控制系统组成，其中一体化关节又由伺服电机、减速器、编码器、驱动器和通信总线等组成。”

其中，所称“由执行机构、一体化关节和控制系统组成，其中一体化关节又由伺服电机、减速器、编码器、驱动器和通信总线等组成”并非协作机器人特有的结构，则令协作机器人区别于其他工业机器人的特征似乎就只有“能和人类在共同工作空间中协同工作”了。

但“能和人类在共同工作空间中协同工作”实在是一个过于笼统的描述，归类时仅依据该款规定几乎不具有实际的可操作性，故有必要参考更为详细的技术规范，如《机器人与机器人设备 协作机器人》（ISO/TS 15066）就详细定义了协作机器人的四种协同工作方式：

安全适用的受监控停止

safety-rated monitored stop

在该方法中，安全适用的受监控停止特性使机器人停止运动，以允许操作员在协同工作空间中和机器人直接交互并完成任务（例如，给末端执行器加装零件）。如果协同工作空间里没有操作员，机器人就进行非协同工作。如果该安全适用的受监控功能激活，机器人应停止运动，此时操作员才可以进入协同工作空间。只有在操作员离开协同工作空间以后，机器人系统才可以无干预的自行恢复。

手动引导

hand guiding

在该操作方法中，操作员使用手动设备向机器人系统发送运动指令。在操作员被允许进入协同工作空间控制手动引导任务之前，机器人应处在安全适用的受监控停止状态。手动激活靠近机器人末端执行器的引导设备以完成任务。

速度与分离监控

speed and separation monitoring

在该操作方法中，机器人系统与操作员可能在协同工作空间中同时移动。操作员与机器人之间应随时维持一个保护性间距，以实现风险减小。机器人在运动期间，距离操作员的距离不应近于该保护性间距。当间距小于保护性间距时，机器人系统停止。当操作员远离机器人时，维持保护性间距的机器人系统可以自行恢复。当机器人系统减速时，保护性间距也相应减小。

功率与力的限制

power and force limiting

在该操作方法中，机器人系统（含工件）与操作员可能产生预期或非预期的物理接触。功率与力限制的协同操作要求机器人系统是为这种特殊操作进行设计。风险减小可通过机器人本质安全措施或安全相关的控制系统来实现，保持机器人系统相关危险在风险评估中指定的阈值以下，即机器人与人发生碰撞时，保证人体产生的疼痛感低于能够承受的疼痛阈值。

由于人体各部位所能承受的疼痛阈值不同，故须分区域对待。ISO/TS 15066建立的身体模型把人体划分成了29个部位，并给出了各部位准静态接触（quasi-static contact）和暂态接触（transient contact）时最大允许的力和压力指标。

其中，准静态接触是操作员及机器人系统之间的接触，操作员的身体部位可在机器人系统移动部件及另一个机器人单元的固定或移动部件之间被夹住，包括人体在机器人系统运动部件间的挤压或碰撞。这种情况下，机器人系统将会在情况解除前对被困人体部分持续施加一定时间的力或压力。

暂态接触是在操作员及机器人系统之间的接触，操作员的身体部位不会被夹住，并可从机器人系统移动部分退回或缩回。这种情况也被称为动态冲击，人体被机器人系统的移动部件所撞击，是一个相对短时的接触。暂态接触依赖于机器人和人体的惯量及相对速度的大小。

由此可见，2023年税则新增子目“协作机器人”的本国注释中，所称“能和人类在共同工作空间中协同工作”并不意味其可以简单根据实际应用场合区别于其他的工业机器人，而事实上具有一系列严格的技术规范。

文中部分图片来源网络

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