机器人臂端防护装置（EOAS）：实现人机协作无碰撞安全

1.1 协作机器人应用现状

近年来，具备集成安全功能的工业协作机器人市场份额显著提升。其操作便捷、部署迅速的特点，使其在众多领域具备高吸引力，大规模落地人机协作应用的前景曾为机器人行业注入强劲动力。

但实际场景中，人机协作应用的安全防护存在诸多复杂问题：机器人末端执行器（工具）及所携带工件的挤压风险防护难度极高，仅依靠机器人自身的力和功率限制，无法达到理想的安全防护效果，导致真正的人机协作应用较少实现。

1.2 核心安全挑战

在协作机器人应用中，力控型机器人虽能在超过设定力限时停止运行，结合机械设计与其他安全措施，可限制机器人手臂与人体碰撞或挤压时的接触压力，避免严重伤害。但仍面临以下关键挑战：

• 如何防护机器人工具及工件周围区域的安全？

• 如何实现尖锐 / 有棱角物体的协作式搬运？

• 如何提升工人对协作应用安全性的认可度？

• 如何平衡安全防护与生产效率？

• 如何降低集成商与终端用户在协作安全工程方面的难度，并实现规模化应用？

2.1 基本工作原理

EOAS 在机器人工具和工件周围生成防护区域，当防护区域被侵入时，立即触发机器人减速或安全停止。

需注意：由于公差、信号处理及机器人制动时间的影响，机器人夹具和工件周围的防护区域长度，必须大于 “危险范围”（即从传感器前屏测量的工具和工件长度）。

核心难题：当机器人靠近表面作业时，如何区分传感器视野中的操作人员手部与常规物体？可通过 “工艺点接近” 或 “工艺路径” 功能解决（详见下文）。

2.2 关键功能原理

2.2.1 工艺点接近

（Process Point Approach）

为区分传感器视野中的常规物体与操作人员手部，EOAS 采用 “工艺点” 方法：

1. 工艺点接近流程从 “进入点” 开始，机器人沿 z 轴（从机器人工具法兰视角）向拾取位置（即 “工艺点”）做直线运动，完成后沿原路径返回进入点。

2. 编程阶段，将上述接近运动与传感器测量数据作为参考模型存储。

3. 自动运行阶段，当机器人再次接近同一工艺点时，将实际接近曲线与参考模型对比；若匹配，机器人可继续靠近表面；若不匹配（如手部侵入防护区域或工艺点环境变化），EOAS  立即控制机器人安全停止。

2.2.2 工艺路径（Process Path）

对于复杂的机器人运动，可采用 “工艺路径” 替代 “工艺点”：

1. 工艺路径支持任意方向、角度的机器人运动编程，从 “进入点” 开始，沿自定义路径运动，最终到达 “退出点”

2. 编程完成后，将路径与传感器测量数据作为参考模型存储

3. 自动运行阶段，机器人沿工艺路径运动时，实时对比实际路径数据与参考模型；若匹配，继续运动；若不匹配（如手部侵入或路径环境变化），立即安全停止

4. 要求：进入点与退出点需处于 “自由空间”（无传感器防护区域侵入）

2.2.3 人货分离平面（Muting Plane）

EOAS 人货分离功能可将机器人工作空间划分为协作区域与非协作区域：

• 当机器人工具法兰穿过人货分离平面进入非协作区域时，EOAS 安全功能暂停

• 当机器人返回协作区域时，EOAS 安全功能重新激活

• 注意：非协作区域需根据应用专属安全方案，通过其他方式确保安全

3.1 核心应用领域

目前，EOAS 主要适用于以下协作机器人应用场景，后续将通过 EOAS URCap 软件升级，拓展至点胶、拧螺丝及非安全自动化功能等领域：

• 拾取与放置（Pick & Place）

• 装卸料（Machine Tending）

• 搬运与装配（Handling & Assembly）

  
  

3.2 典型应用场景

场景 1：半自动质量检测

质量工程师在近距离分析机器人提供的检测对象时，EOAS 可防护操作人员手部免受挤压风险；实现手动与自动化流程的安全结合，既节省空间，又提升工人认可度。

场景 2：向机器流程送料

采用 EOAS 防护危险的工具 / 工件区域，替代机器人周围的大范围扫描防护；将安全所需空间降至最低，特别适合狭小作业环境。

场景 3：人员与机器人共同靠近工件料盘

操作人员向工件料盘补料时，机器人可正常运行，无需整体停机，提升处理效率；实现人机协作无手部挤压风险，增强工人接受度。

4.1 协作机器人安全服务

SICK 提供全方位的协作与协同机器人安全服务，具体如下：

4.2 产品与应用支持

SICK 建立三级支持体系，保障 EOAS 产品落地与应用：

1. 一级支持：由各中国各地域销售单位提供应用支持

2. 二级支持：由SICK专业的安全解决方案团队提供技术与应用支持

3. 三级支持：由战略产品管理与研发团队提供支持