实施指南《GB11291.2 - 2013机器人与机器人装备工业机器人的安全要求第2部分：机器人系统与集成》实施指南

《GB11291.2-2013机器人与机器人装备工业机器人的安全要求第

2部分：机器人系统与集成》实施指南一、标准核心要点总览（一）标准适用范围解析本标准适用于工业机器人系统和工业机器人单元集成，

涵盖从设计、制造、安装，到运行、维护以及报废的全

生命周期。无论是汽车制造中的大型机械臂集成系统，

还是电子生产线上的小型精密机器人单元，只要属于工

业应用场景下的机器人系统集成，均受此标准约束。其

目的在于确保各类工业机器人系统在复杂多样的生产环

境中，始终遵循统一的安全规范，保障人员安全与生产

稳定。（二）关键术语深度解读—1—1.工业机器人系统：并非仅指机器人本体，而是包括机器人本体、控制器、示教器，

以及与生产工艺相关的周边设备，如物料输送装置、工装夹具等组成的有机整体。例如在焊接机器人系统中，除机器人负责焊接动作外，还需配套自动送丝装置、焊接电源以及用于固定工件的工装夹具等，它们共同构成完整的工业机器人系统。2.集成：强调将不同的设备、软件、控制系统进行整

合，实现协同工作。以物流仓储中的自动化分拣机器人

系统集成为例，不仅要将机器人与输送线、扫码设备等

硬件集成，还需通过软件编程，让各部分在逻辑上有序

配合，完成货物从入库、分拣到出库的连贯流程。（三）标准整体架构梳理—2—标准从安全要求的提出，到风险评估方法的阐述，再到具体安全防护措施的规定，形成一套严谨的逻辑体系。

开篇明确适用范围与术语，为后续内容奠定基础；接着

深入分析工业机器人系统存在的基本危险与危险情况，

基于此提出消除和降低风险的要求；最后针对集成制造

系统中的工业机器人系统，给出专门的补充要求，各部

分层层递进，环环相扣，为工业机器人系统集成的安全

实施提供全面指导。二、系统设计安全基础构建（一）机械结构设计安全准则1.稳定性设计要点：机器人机械结构在各种工况下都

应保持稳定。例如大型重载搬运机器人，其底座设计需

足够宽大且具有一定重量，增加与地面的接触面积和摩—3—擦力，防止在搬运重物时因重心偏移而倾倒。同时，关节部位的连接结构要坚固可靠，采用高强度材料和精密

的加工工艺，确保在频繁运动过程中不会出现松动，维

持整体结构稳定性。2.运动部件防护设计：对于机器人的活动关节、传动

链条、丝杠等运动部件，必须设置有效的防护装置。如

在关节处安装防护套，既能防止人员意外触碰受伤，又

能阻挡灰尘、碎屑等异物进入，影响运动精度。传动链

条可采用全封闭的防护外壳，外壳材料具备一定强度和

韧性，在保证正常观察内部运行情况（可设置透明观察

窗）的同时，有效避免人员肢体卷入。（二）

电气系统安全设计规范—4—1.

电气绝缘与接地设计：

电气设备的绝缘性能至关重要。机器人控制柜内的电气元件、

电线电缆等都需采用

符合标准的绝缘材料，定期进行绝缘电阻检测，确保绝

缘性能良好。同时，完善的接地系统不可或缺，机器人

本体、控制柜等均应可靠接地，接地电阻需满足标准要

求，一般不大于

4

欧姆。通过良好接地，可将电气设备

漏电时产生的电流引入大地，避免人员触电危险。2.

电气控制系统冗余设计：为提高电气控制系统的可

靠性，采用冗余设计。例如在关键控制环节设置双

CPU模块，当一个

CPU

出现故障时，另一个可立即接管控

制任务，保证机器人系统持续运行。对于重要的传感器

信号线路，也可采用冗余布线，防止因某条线路损坏导

致信号丢失，影响机器人的正常运行和安全防护功能。—5—三、全面风险评估与应对策略（一）风险评估流程详解1.危险识别：全面排查工业机器人系统在运行过程中

可能产生的各种危险。如机械危险，包括机器人运动部

件的碰撞、挤压、剪切等；

电气危险，如触电、

电气短

路引发火灾等；还有热危险，像机器人长时间运行后电

机、控制器等部件产生的高温可能造成灼伤。此外，还

要考虑环境因素带来的危险，如潮湿环境可能影响电气

绝缘性能，多尘环境可能导致运动部件磨损加剧等。2.风险分析：针对识别出的危险，分析其发生的可能

性和可能造成的后果严重程度。以机器人碰撞危险为例，

若机器人运行速度快、工作空间内人员活动频繁，那么

碰撞发生的可能性就高；若碰撞对象是人体要害部位，—6—可能造成骨折、

内脏损伤等严重后果，根据可能性和后果严重程度，将风险划分为不同等级，为后续制定应对

措施提供依据。3.风险评价：将风险分析结果与预先设定的风险可接

受标准进行对比。若风险等级高于可接受标准，则需采

取相应措施降低风险；若风险在可接受范围内，仍需持

续监控，因为生产环境、设备状态等因素可能发生变化，

导致风险水平改变。例如，对于一些小型、低速且操作

环境简单的机器人系统，某些低等级风险可能在可接受

范围内，但一旦生产规模扩大、操作流程改变，就需重

新评估风险。（二）风险应对策略制定—7—1.风险消除措施：从源头上消除危险。比如在设计阶段，优化机器人的工作流程，避免机器人运动轨迹与人

员活动区域交叉，彻底消除碰撞危险。或者选用本质安

全型的电气元件，从根本上杜绝电气故障引发的危险。2.风险降低措施：当无法完全消除风险时，采取措施

降低风险程度。例如为机器人安装安全光幕，当人员进

入机器人工作区域时，光幕检测到遮挡信号，立即触发

机器人停止运行，降低碰撞伤害的可能性。对于电气系

统，安装漏电保护装置，一旦发生漏电，迅速切断电源，

减轻触电危险的后果。3.风险接受与监控：对于经过评估处于可接受范围内

的风险，要建立监控机制。定期检查机器人系统的运行

状态，如监测关键部件的温度、振动情况，及时发现潜—8—在问题。同时，收集操作人员的反馈意见，若发现实际运行中出现新的危险迹象，立即重新评估风险并调整应

对策略。四、安全防护装置的合理配置与运用（一）物理防护装置的选择与安装1.安全围栏的设置要点：安全围栏应围绕机器人工作

区域设置，高度一般不低于

1.5米，确保人员无法轻易

跨越。围栏的网孔尺寸要合适，防止人员肢体穿过。材

质需具备足够强度，能承受一定外力冲击，如采用坚固

的金属管材和金属网。围栏的门应设置联锁装置，当门

打开时，机器人立即停止运行，只有门关闭且联锁装置

正常工作后，机器人才能重新启动，有效防止人员在机

器人运行时进入危险区域。—9—2.

防护挡板的应用场景：在机器人可能产生飞溅物的作业场景，如打磨、切割等工序，需安装防护挡板。防

护挡板应选用透明且抗冲击的材料，如高强度亚克力板，

既能阻挡飞溅物对人员的伤害，又能让操作人员观察到

机器人的工作情况。挡板的安装位置要精准，确保能有

效遮挡飞溅物的飞溅范围，同时不影响机器人的正常运

行。（二）非物理防护装置的功能实现1.安全光幕的原理与调试：安全光幕利用红外感应原

理，在机器人工作区域周边形成一道不可见的光幕。当

有物体遮挡光幕中的光线时，光幕控制器会立即检测到，并向机器人控制系统发送信号，使机器人停止运行。在

安装调试安全光幕时，要确保光幕发射器和接收器之间—10—的光路准确对齐，避免出现光线折射、遮挡等情况影响检测精度。同时，根据机器人工作区域的实际形状和尺

寸，合理设置光幕的检测范围，确保无检测盲区。2.急停按钮的布局与操作要求：急停按钮应在机器人

操作区域周边易于触及的位置均匀分布，确保操作人员

在任何位置都能迅速按下。急停按钮的设计要符合人体

工程学，操作方便，且具有明显的标识和较大的操作面

积。当按下急停按钮后，机器人应立即停止所有运动，

包括正在执行的动作和驱动电机的运转。同时，急停按

钮需具备自锁功能，防止误操作复位，只有在排除故障

后，通过人工手动复位才能解除急停状态，恢复机器人

运行。五、控制系统安全性能强化—11—（一）控制软件安全设计要点1.权限管理系统构建：为控制软件设置严格的权限管

理机制。不同人员拥有不同的操作权限，如管理员具备

最高权限，可进行系统参数设置、程序修改等高级操作；

普通操作人员仅能进行机器人的启动、停止、简单程序

调用等基本操作。通过用户账号和密码登录系统，系统

根据账号权限对操作进行限制，防止未经授权的人员随

意更改机器人控制程序，确保机器人运行的稳定性和安

全性。2.程序安全漏洞检测与修复：定期对机器人控制程序

进行安全漏洞检测，采用专业的软件检测工具，检查程

序是否存在缓冲区溢出、注入攻击等安全隐患。一旦发

现漏洞，及时进行修复和升级。同时，建立程序版本管—12—理系统，记录每次程序修改的内容、时间和责任人，便于追溯和管理，防止因程序错误或被恶意篡改导致机器

人出现异常运行，引发安全事故。（二）硬件控制安全保障措施1.控制器硬件可靠性设计：选用质量可靠、性能稳定

的控制器硬件。控制器应具备良好的抗干扰能力，在复

杂的电磁环境中仍能正常工作。例如采用金属屏蔽外壳，

减少外界电磁辐射对控制器内部电路的干扰；在电路设

计上，增加滤波电路，抑制电源噪声和信号干扰。同时，

控制器的关键部件如

CPU

、

内存等要具备冗余设计，当

某个部件出现故障时，备用部件能及时接替工作，保证

机器人控制系统的不间断运行。—13—2.传感器安全监测与故障诊断：机器人系统中的各类传感器，如位置传感器、力传感器等，对于机器人的精

确控制和安全运行至关重要。要建立传感器安全监测机

制，实时监测传感器的工作状态，如检测传感器输出信

号是否在正常范围内、信号传输是否稳定等。一旦发现

传感器故障，控制系统应立即启动故障诊断程序，快速

定位故障点，并采取相应的应急措施，如切换到备用传

感器（若有）或使机器人停止运行，防止因传感器故障

导致机器人失控。六、人机协作场景下的特殊安全考量（一）人机协作模式分类与安全要求1.安全监控停止模式：在此模式下，机器人与人员共

同在一个工作空间内作业，但机器人的运行状态受到实—14—时监控。当人员靠近机器人一定距离时，通过传感器检测到人员位置信息，机器人控制系统立即降低运行速度

或停止运行，确保人员安全。例如在电子装配车间，工

人与协作机器人共同进行产品组装，当工人伸手靠近机

器人抓取零部件时，机器人自动减速，避免碰撞工人。

为实现此模式，需精确设置传感器的检测范围和机器人

的减速、停止阈值，同时保证传感器的检测精度和可靠性。2.速度与分离监测模式：根据人员与机器人之间的距

离动态调整机器人的运行速度。当人员远离机器人时，机器人可高速运行，提高生产效率；当人员逐渐靠近时，

机器人速度逐渐降低；当人员进入危险距离范围内，机

器人停止运行。例如在物流仓库中，搬运机器人与操作

人员共享工作区域，通过激光测距传感器实时监测人员—15—与机器人的距离，控制系统根据距离变化调整机器人速度。在应用此模式时，要对速度变化曲线进行合理规划，

确保机器人速度调整平稳，避免因速度突变对设备和人

员造成冲击。3.功率与力限制模式：限制机器人在与人协作过程中

的输出功率和作用力，即使机器人与人员发生接触，也

能将伤害风险降至最低。比如在康复医疗领域，协作机

器人辅助患者进行康复训练，机器人的关节电机输出功

率和施加在患者肢体上的力都被严格限制在安全范围内。

实现功率与力限制，需要在机器人控制系统中设置精确

的力和功率控制算法，同时选用具备高精度力反馈功能

的传感器，实时监测机器人与人员之间的作用力，并根

据设定值进行调整。—16—（二）人机协作安全防护技术应用1.力反馈技术在安全协作中的应用：力反馈技术使机

器人能够感知与人员或外界物体接触时的作用力大小。

当机器人检测到的力超过安全阈值时，立即停止当前动

作或调整运动方向，避免对人员造成伤害。例如在协作

装配任务中，机器人在抓取和安装零件时，若手部与工

人的手部意外接触，力反馈传感器迅速检测到异常力，

机器人控制系统根据反馈信号及时做出响应，防止夹伤

工人手指。力反馈技术的关键在于传感器的精度和控制

系统对反馈信号的快速处理能力，需要不断优化传感器

性能和控制算法，提高力反馈的准确性和实时性。2.视觉识别技术保障人机安全协作：利用视觉识别技

术，机器人可以实时识别工作空间内人员的位置、姿态—17—和动作意图。通过对人员行为的分析，预测潜在的危险情况，并提前采取相应的安全措施。例如在汽车制造车

间，协作机器人与工人协同进行汽车零部件安装，视觉

识别系统实时监测工人的操作动作，当发现工人的手即

将进入机器人运动轨迹时，机器人提前减速或改变运动

路径，避免碰撞。视觉识别技术的应用需要强大的图像

处理算法和高性能的计算设备支持，

以确保在复杂的工

业环境中快速、准确地识别人员信息。七、安装与调试阶段的安全管控（一）安装现场安全管理规范1.场地规划与安全标识设置：在机器人系统安装现场，

合理规划安装区域，设置明显的安全隔离带，防止无关

人员进入。对安装区域内的危险区域，如高处作业下方、—18—电气设备周围等，设置醒目的安全标识，如

“禁止靠近”“注意触电”等标识牌。同时，确保安装现场的通道畅

通，便于设备搬运和人员疏散，通道宽度应符合相关安

全标准要求，一般不小于

1.5米。2.安装人员安全培训与资质要求：参与机器人系统安

装的人员必须经过专门的安全培训，熟悉安装过程中的

安全操作规程和注意事项。安装人员应具备相应的专业

技能和资质，如电气安装人员需持有电工证，机械安装

人员需掌握机械装配的专业知识和技能。在安装前，对

安装人员进行技术交底，明确安装任务和安全要求，确

保安装工作安全、有序进行。（二）调试过程安全操作要点—19—1.调试前的安全检查：在进行机器人系统调试前，对设备进行全面的安全检查。检查机械结构是否安装牢固，

各连接部位的螺栓是否拧紧；

电气系统的接线是否正确，

绝缘性能是否良好；安全防护装置是否安装到位且功能

正常，如安全光幕、急停按钮等。同时，检查机器人的

运行环境是否符合要求，如温度、湿度、

电磁干扰等环

境因素是否在设备允许的范围内。2.调试中的安全操作规范：调试过程中，严格按照调

试手册的步骤进行操作。在进行机器人运动调试时，应

先采用低速运行模式，观察机器人的运动状态是否正常，

各关节的运动是否平稳、无卡顿。操作人员应始终处于

安全位置，避免站在机器人运动轨迹上或可能发生危险

的区域。在对机器人控制系统进行参数调试时，要谨慎

操作，防止因参数设置错误导致机器人异常运行。若在—20—调试过程中发现异常情况，应立即按下急停按钮，停止调试工作，排查故障原因，待故障排除后再继续调试。八、运行与维护阶段的安全保障（一）

日常运行安全管理1.操作人员安全培训与考核：对机器人系统的操作人

员进行定期的安全培训，培训内容包括机器人的操作方

法、安全注意事项、应急处理措施等。培训结束后，对

操作人员进行考核，考核合格后方可