立面作业机器人安全实施规范

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团体标准

T/QGCMLXXXX—XXXX

立面作业机器人安全实施规范

Facadeworkingrobot

（征求意见稿）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

全国城市工业品贸易中心联合会  发布

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前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

本文件由××××提出。

本文件由××××归口。

本文件起草单位：

本文件主要起草人：

II

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立面作业机器人安全实施规范

1范围

本标准规定了立面作业机器人的术语定义、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输及

贮存。

本标准适用于立面机器人的设计和生产。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T5226.1机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件

GB/T17799.2电磁兼容通用标准工业环境中的抗扰度试验

GB/T17799.4电磁兼容通用标准工业环境中的发射

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

使能装置Enablingdevice

一种手动操作装置,仅当其保持在预定位置时才允许机器人运动。

3.2

防护装置Guarddevice

通过物理遮挡方式专用于提供防护的机械部件,按其结构可称为防护罩、壳、防护屏、栅栏、门、

封闭式防护装置、隔栏等。

3.3

危险Hazard

可导致本体或人身伤害或危及人体健康的情况。

3.4

危险状态(运动)Hazardouscondition(motion)

机器人或机器人系统可能导致本体或人身伤害的状态(运动)。

3.5

危险源Hazardsource

可能导致人员伤害或财产损失、工作环境破坏或这些情况组合的根源或状态因素。

3.6

人因差错Humanerror

由于人的安全意识、技术水平、操作能力、身体素质及心理素质等主观因素存在问题造成的错误。

3.7

安全防护联锁Interlockforsafeguarding

安全防护装置与机器人控制系统、动力系统及辅助设备相互连接的一种配置。

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3.8

本地控制Localcontrol

由机器人系统控制板或示教盒进行操作机器人的一种状态。

3.9

锁定Lockout

动力隔离装置(如隔离开关)上的锁或标记置于“关”或“断”位置,表明该动力隔离装置或设备正

受控制,此时不应操作。

3.10

现场传感装置Presencesensingdevice

具有传感区域或空间的一种装置,用以探测进入该区域或空间的任何干涉。

3.11

慢速Reducedspeed

由机器人制造商提供的一种可选速度，用以自动限制机器人速度达到预定值,使人有足够的时间排

除危险运动或停机。

3.12

高速Highspeed

机器人运行过程中的速度超过预定安全值的速度,导致机器人有可能脱落、碰撞损伤等意外事故发

生。

3.13

风险Risk

伤害发生的概率和伤害程度的组合。

3.14

安全操作规程Safeworkingprocedure

当执行指派任务时,用以减少伤害可能性的规程。

3.15

安全防护装置Safeguarddevice

用于防止进入危险点或危险区的防护装置。

3.16

安全防护空间Safeguardedspace

由安全防护装置所确定的空间。

3.17

限定空间Confinedspace

机器人作业过程中由于脱落壁面等产生危险因素所波及的区域。

3.18

安全防护Safeguarding

利用防护装置和保护装置及安全操作规程进行人身保护的措施。

3.19

故障查找Troubleshooting(faultfinding)

按顺序确定机器人系统不能完成规定任务或功能失效原因的行动。

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3.20

整体安全水平Overallsafetylevel

机器人在作业过程中，应对各个方面的危险因素，通过积极的防护措施和维护措施可以确保使用期

内正常有效的完成作业任务。

3.21

弹性元件Elasticcomponent

系统中承受并传递垂直载荷和具有缓和及抑制冲击的元件。

3.22

人类工效学Ergonomics

将解剖学、人体测量学、生物力学等有关学科的知识应用于系统设计，使之与人的生理和心理特点

相适应，以提高整个系统的效能，维持和增进人的安全、健康和操作使用的舒适感。

3.23

末端执行器Endeffector

任何一个连接在机器人边缘（关节）具有一定功能的工具。

3.24

单通道安全系统Singlechannelsecuritysystem

采用单通道电路设计，可实现制约机器人危险运行等功能，保障机器人正常有效运行。

3.25

反向制动装置Reversebrakedevice

机器人电机停机钮接通制动交流接触器改变电源相序，强迫电机迅速降低转速使机器人停止运作，

并设有一个时间继电器短暂计时复位，以防制动时间过长造成逆转。

3.26

控制面板Controlpanel

机器人控制台显示的界面，通过面板上的控制器件输入指令可以远距离控制机器人运作。

3.27

IP等级Ingressprotectionlevel

针对电气设备的外壳对异物侵入的防护等级。

3.28

限位装置Cagingdevice

保证机器人弹性部件的扭转角不超过某限定值的部件。

3.29

误动作Falseaction

机器人未按照操作指令实现相应动作和状态以及做出错误的判断。

3.30

控制器Controller

控制机器人运作，相对控制台能实现近距离对机器人发送各种指令的装置。

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4技术要求

4.1外观要求

机器人及其防护装置的外观无具体的设计要求。因多为高空作业故其外观颜色需较工作面更加突出，

以便于更好的观察具体位置，若客户有要求的情况下按照客户的要求即可。

4.2性能要求

a)立面作业机器人的性能主要体现于吸附性能、灵活度、最大工作速度和负载能力；

b)目前主要的吸附方式包括：负压吸附、磁吸附、推力吸附和粘剂吸附；

c)每种吸附方式各有其局限性，所研制的机器人具有较强的针对性，只适用某种特定任务而不

能通用化。机器人的设计需要根据工作环境及其任务需要选择合适的吸附方式，要保障在任

何情况下吸附的稳定性达标即可；

d)机器人的灵活度和最大工作速度需要根据机器人的任务需要来设计，保障任务的精细化程度

和机器人的作业效率满足客户需求即可；

e)机器人的负载能力设计需要考虑机器人在工作范围内的任何位姿上能承受的最大压力，不仅

要考虑负载，还要考虑机器人末端操作器的质量和回收装置的质量。

4.3性能结构

立面作业机器人的结构设计主要包括吸附结构、移动结构、能源供应结构、驱动结构、工作夹具结

构。另外，根据工作任务的需要，部分立面作业机器人需要设计与回收装置连接的结构。

4.3.1吸附结构

根据立面作业机器人的吸附式方式不同，可以分为磁吸附式和负压吸附式。此外依据吸附元件是否

接触吸附面又可分为接触式和非接触式。

4.3.1.1磁吸附式

磁吸附式分为永磁吸附和电磁吸附式。

a)永磁吸附：通过在底部设计安装上永磁材料，形成磁力碗，然后很好的吸附在金属壁面的表

面；

b)电磁吸附：是利用了电生磁的原理，通过电流的磁场效应产生磁力吸附在壁面上。

c)现在常用的吸附方式就是永磁吸附，可以在金属壁面上进行作业。

4.3.1.2负压吸附式

负压吸附式可分为单负压仓和多负压仓。负压吸附主要是把仓体内空气排空，使得内外产生大气压

力差，外部大气压会压着机器人吸附在壁面上。

4.3.1.3接触式吸附

即磁铁直接接触吸附面。

4.3.1.4非接触式吸附

是磁铁不直接接触吸附面，非接触式吸附可以使得机器人更加方便的在吸附面移动。

4.3.1.5其他吸附结构

4.3.1.5.1正压推进型

使用螺旋桨或者涵道风扇产生合适的推力，从而使机器人能够稳定可靠地贴附在壁面上。

4.3.1.5.2摩擦力抱撑型

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对于柱状结构的外壁，可采用外箍的方式。

4.3.1.5.3内撑型

对于管状结构的内壁，可采用内撑的方式。

4.3.1.5.4壁虎仿生型

分为细型倒钩刺型和微精细刚毛型。

a)细型倒钩刺型具有极细小的倒钩刺，通过在粗糙壁面上“扣”住凸缘实现爬壁；

b)微精细刚毛型具有大量的微精细刚毛保证了仿壁虎脚掌与接触面的充分接触，产生强大黏附

力。

4.3.2移动结构

主要有轮式、多足式、履带式等。其中，轮式和足式使用较为广泛，履带式多用于磁吸附式。

4.3.3能源供应方式

a)能源供应方式有通过电线管路为机器人提供电、气等能源的方式，也有自带电池、气瓶等方

式；

b)驱动方式主要有电机和气动等几种方式；

c)在使用无线控制和电机驱动的情况下，能源供应主要有聚合物锂电池、镍氢电池、电化学电

池和燃料电池；

d)此外，由于汽油、氢等燃料具有较高的能重比，先进的微型内燃机也可应用于立面作业机器

人。

4.3.4工作夹具结构

工作夹具结构用于机器人本体外接作业设备，作业设备应与机器人工作夹具连接牢固，作业设备执

行过程中产生的最大反作用力应远小于机器人的吸附装置对壁面的吸附力。工作夹具的位置设计应保证

作业设备执行过程中不能对机器人本体及其防护装置造成影响

4.3.5回收处理装置

回收处理装置应该设置在安全防护空间外且靠近机器人作业的区域范围。回收管重量应不超过机器

人正常工作时的负载能力且与作业设备紧密连接。回收管与机器人同步运动且不能影响机器人的正常作

业(不影响机器人的运动部件转向和防护装置执行)。

4.4电器要求

4.4.1电气设备的设计及制造应符合GB/T5226.1的4.2。

4.4.2电源的基本要求可参见GB/T5226.1的4.3。

4.4.3电源隔离的基本技术要求可参见GB/T5226.1的5.3。

4.4.4机器人的设计和制造应符合GB/T17799.2及GB/T17799.4的要求。

4.4.5控制器件的基本要求应符合GB/T5226.1的9.2的规定。

4.5生产技术要求

a)机器人中构成危险因素的电气、液压等部件应具有固定的防护罩和外壳，且在正常运行期间

不能打开；当需要打开防护罩和外壳时，应采用工具才能卸下或打开；

b)设计生产机器人的吸附装置和运动部件时，应能使机器人牢固地紧贴在壁面位置上并能使机

器人的运动部件平滑贴合壁面，并且在预计的各种操作运行条件下，机器人能安全、稳定地

运行；

c)为防止出现偶然的或意外的操作，控制台面板上选用的控制器件，应能承受规定的使用应力；

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d)控制面板的按键应该方便操作者进行基本操作，紧急功能按钮应该易于与普通功能键钮区分

且独立设计。

e)所设计的安装位置应使维修时易于拆卸，操作者在正常工作位置上易够得着，并使意外操作

的可能性减至最小。

f)其他如按钮的颜色和标记、指示灯的使用方式和颜色及闪烁、光标按钮、具有旋动部分的控

制器件(如电位器)、起动器件等的安全要求，应按照GB/T5226.1的10.2～10.6的要求执行。

a)设计生产机器人机械部件时，除需按照常规机械设计考虑机械结构及其零部件应能满足机器

人所需的运动功能、性能要求、强度、刚度、各种相应尺寸及外形外，还应考虑在设计生产

中消除由机器人的特殊材料等因素所产生的危险。若不可能在机械部分设计时清除这种危险，

则应进行安全防护的设计及采取相应的安全措施。

4.6安全防护要求

4.6.1确立安全防护空间。通过风险评价来确定超出机器人限定空间而需要增加的空间。一般应考虑

在无附加防护装置的情况下，当机器人在本区域最高位置作业时因意外坠落对地面产生冲击力导致器件

崩射所波及的最大空间范围。

4.6.2在设计机器人系统时，应考虑维护和修理的需要，必须具备有能与动力源断开的技术措施。断

开必须做到既可见(如运行明显中断)，又能通过检查断开装置操作器的位置而确认，而且能将切断装置

锁定在断开位置。切断电器电源的措施应按相应的电气安全标准。机器人系统或其他相关设备动力断开

时，应不发生危险。

4.6.3机器人系统的急停电路应超越其他所有控制，使所有运动停止，并从机器人驱动器上和可能引

起危险的其他能源(如外围设备中的喷漆系统、焊接电源、运动系统、加热器等)上撤除驱动动力。

4.6.4当机器人控制系统需要具有远程控制功能时，应采取有效措施防止由其他场所启动机器人运动

而产生危险。具有远程操作(如通过通信网络)的机器人系统，应设置一种装置(如键控开关)，以确定在

进行本地控制时，任何远程命令均不能引发危险产生。

4.6.5为了减小已知的危险和保护各类工作人员的安全，在设计机器人系统时，应根据机器人系统的

作业任务及各阶段操作过程的需要和风险评价的结果选择合适的安全防护装置，所选用的安全防护装置

应按制造厂的说明进行使用和安装。

4.6.6机器人系统的安全防护通过主动防护和被动防护相结合来实现全面防护，确保立面作业机器人

在不同环境下能安全有效的完成任务。

4.6.7为了防止人员意外进入机器人限定空间，应设置警示栅栏和警示信号。给接近或处于危险中的

人员提供可识别的视听信号，应设置和安装信号警示装置。在安全防护空间内采用可见的光信号来警告

危险时，应有足够多的器件以便人们在接近安全防护空间时能看到光信号。音响报警装置则应具有比环

境噪声分贝级别更高的独特的警示声音。

4.6.8应该考虑到机器人系统寿命中的某些阶段，设计出完全适用的安全防护装置去防止各种危险是

不可能的，且那些安全防护装置亦可以被暂停。在这种状态下，应该采用相应的安全生产规程。

4.6.9重建联锁门或现场传感装置区域时，其本身应不能重新启动机器人的自动操作。应要求在安全

防护空间仔细地动作来重新启动机器人系统。重新启动装置的安装位置，应在安全防护空间内的人员不

能够到的地方，且能观察到安全防护空间。

4.6.10机器人在潮湿、多尘雾、易燃易爆等恶劣工况下作业，机器人应具备不同的防护性能，以保证

机器人本体及控制系统的可靠性与安全性。

4.6.11在机器人及其系统的安全防护中，应实现在机器人发生危险事故前通过主动采取防护装置、技

术等防护措施避免危险的发生或者降低危险发生时对机器人或人造成损害，同时在机器人发生危险事故

后应尽量减小机器人损坏或人身损伤，以至于机器人及人能有效的避免危险的产生。

4.6.12在设计和布置机器人系统时，为使操作员、编程员和维修人员能得到恰当地安全防护，应按照

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机器人制造厂的规范进行。为确保机器人及其系统与预期的运行状态相一致，则应评价分析所有的环境

条件，包括爆炸性混合物、腐蚀情况、辐射情况、湿度、污染、尘雾、温度、电磁干扰(EMI)、射频干

扰(RFI)和振动以及机器人作业壁面状况等是否符合要求，否则应采取相应的措施。

5试验方法

5.1立面作业机器人静态稳定性试验:

b)试验平台：能放下被测样品的平台；

c)测力装置：用来检测机器人对立面吸附力的传感器；

d)调节装置：调节立面倾斜角度的装置；

e)防滑动装置：测试时用来防止立面作业机器人在壁面上滑落，但是不增加立面作业机器人负

载的装置；

f)壁面变化：通过壁面浇水、铺尘、变更环境改变立面机器人与壁面间的摩擦力。

5.2立面作业机器人动态稳定性试验:

a)试验平台：能容纳机器人短时间作业所需范围的平台；

b)测力装置：用来检测机器人对立面吸附力的传感器；

c)防滑动装置：测试时用来防止立面作业机器人在壁面上滑落，但是不影响立面作业机器人正

常作业的装置；

d)限制运动范围的装置：限制立面作业机器人运动的范围，确保机器人不会超范围作业产生危

险的装置；

e)测速装置：测量机器人正常作业时平均速度以及最大安全作业速度的装置。

5.3稳定性试验操作的动态响应的评定：

立面作业机器人实际作业过程中，通过传感器和摄像机观察机器人的稳定性情况：

表1

观察到的动态响应特征

级数

无滑落立面作业机器人各种状态的运行过程中预期与壁面接触的部位都能正常接触。3

立面作业机器人变速运动过程中预期与地面接触的部位贴壁相对预期中的运动轨迹存在轻微偏

轻微滑落2

差。

立面作业机器人变速运动过程中预期与地面接触的部位相对预期中的运动轨迹贴壁缓慢偏离一

缓慢滑落1

定距离,但能在匀速运动和静止时稳定不滑落。

完全掉落除非是为了试验的目的由限位装置或者试验人员制动,立面作业机器人完全掉落。0

注：立面作业机器人在壁面上持续滑落，则判定立面作业机器人完全掉落。

6检验规则

6.1检验分类

产品检验分为：

a)出厂检验；

b)型式检验；

c)抽样检验。

6.2出厂检验

产品出厂检验时逐台进行。产品经出厂检验合格后，方可出厂。检验中若有不合格因素，直至检验

合格，签发合格证后方可出厂。下列（但不局限于）检验方法可满足本标准的要求：

a)视觉检查（使用人的感官而非借助任何专门的设备来检查立面作业机器人的情况，通常在立

面作业机器人不工作时进行视觉或听觉检查）；

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b)实际测试（在立面作业机器人正常或异常条件下进行实际试验）；

c)测量（将测得的实际值与要求限值进行比对）；

d)操作中观察:在立面作业机器人正常或异常条件下，在操作中使用检验方法A进行检查（如在

额定负载情况下进行）；

e)检查相关的应用原理图、电路图和设计素材（结构分析或大致浏览电路图设计和相关说明）；

f)检查和安全相关的应用软件和文档（和立面作业机器人运行程序有关的安全性软件和文档）；

g)检查基于任务的安全分析（与作业任务关联的安全分析报告）；

h)检查布局图和文件；

i)检查使用说明和资料。

下表给出了专用性能要求和措施的验证方法，这些要求对验证或确认的机器人系统安全至关

重要，应使用适当的方法评估这些要求，以决定系统的设计和构造是否充分满足要求。

6.3型式检验

批量生产的产品应每年进行一次型式检验，有下列情况之一时，应进行型式检验：

a)新产品或老产品转厂生产的试制定制鉴定；

b)对装置性能有重大影响的主要原材料或工艺方法变型设计产品；

c)产品停产两年后，恢复生产时；

d)出厂检验结果与上次有较大差异时。

6.4抽样检验

抽样检验为当批量生产大于一百台时，每一百台抽查一台；当批量生产小于一百台时，每批次抽查

一台。

6.5判定规则

立面作业机器人在具体场景的动态环境下作业，检验结果的各项指标应符合相应条款要求。达标，

则该产品为合格，反之，则不合格。判定要求如下：

a)试验结果全部为3级则机器人稳定性达标；

b)试验结果有2级和3级且3级占比为70%及以上则机器人的稳定性达标；

c)试验结果有2级和3级且3级占比不足70%则机器人的稳定性不达标；

d)试验结果有1级、2级和3级且3级占比85%及以上、1级占比1%及以下则机器人的稳定性达

标；

e)试验结果有1级、2级和3级且1级占比超过1%则机器人稳定性不达标；

f)试验结果有1级、2级和3级且3级占比不足85%则机器人稳定性不达标；

g)试验结果出现0级则机器人稳定性不达标。

注：判定立面作业机器人稳定性的试验次数应不少于100次。

7标志、包装、运输及贮存

7.1标志

立面作业机器人应有清晰耐久的标记，在立面作业机器人被安装后不易被损坏及便于识别。铭牌应

固定在不影响机器人正常作业的外壳以及操作机器人作业的设备上，并给出下列信息：

a)供方的名称或商标；

b)必要时的认证标识；

c)使用顺序号；

d)额定电压或额定电压范围、相数和频率以及电源的满载电流；

e)立面作业机器人的短路额定值；

f)额定输入功率或额定电流；

g)防护等级标识；

h)额定负载值和最大作业速度；

i)特殊作业环境下的相关注意事宜；

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j)立面作业机器人型号或系列号。

注：1.在不会造成误解的前提下，允许有另外的标志。

2.标记中涉及到的单位以国际单位为准且尽可能单位一致。

3.立面作业机器人在特殊作业环境下作业应通过风险评估确定是否需要使用其他标识粘贴在操作设备上，标识

的样式应符合ISO7010。

4.所要求的任何标记应是能耐久的和醒目的。在考虑标记的耐久性时,应把正常使用时对标记的影响考虑进去，

通过检查和擦拭标记来检验其是否合格。

7.2包装和运输要求

7.2.1包装箱内应有下列文件：

a)装箱清单；

b)使用说明书（包括尺寸和重量）；

c)产品合格证；

d)保修卡；

7.2.2包装和运输要求：

a)为保证机器人表面遭受破坏，对机器人外加保护膜或其他保护性物质进行包装；

b)为缓冲机器人在运输中产生的冲力，在机器人和保护箱之间用钢丝或螺栓加紧并采用塑料气

垫、海绵橡胶等防震材料将产品衬垫固定在包装箱内；

c)在不影响机器人性能的条件下，可移动部件和凸出的零部件应尽量卸下并标明记号另行包装；

d)包装后的产品要方便装车和卸货，搬运时要保证箱体受力安全科靠；

e)客户有要求的，按照客户要求进行包装；

f)装箱前确保内外表面干净、无污痕、无锈迹，符合机械要求；

g)用塑料薄膜或纸胶带密封，尽量保证无空气进入产品内部，防止生锈;

h)包装箱表面应贴附标识，具体以《机械产品包装箱规范》为准。

7.3贮存

机器人在每次使用完后需进行维护保养然后封箱贮存，维护保养要求如下：

a)为防止金属部件生锈需进行防锈处理在并在机器人贮存箱内放置防潮材料；

b)对作业后的机器人内部进行除尘处理后封装；

c)吸附和运动装置以及电机等能源设备需定期进行保养，保养周期需根据机型、使用场景、作

业时长并结合实际使用中的安全分析报告而定。

7.4使用说明书

机械安全相关的信息应在使用手册或其他书面说明（如包装、安装以及使用等方面的说明）。

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目次

前言..................................................................................II

1范围................................................................................1

2规范性引用文件......................................................................1

3术语和定义..........................................................................1

4技术要求............................................................................4

5试验方法............................................................................7

6检验规则............................................................................7

7标志、包装、运输及贮存..............................................................8

I

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立面作业机器人安全实施规范

1范围

本标准规定了立面作业机器人的术语定义、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输及

贮存。

本标准适用于立面机器人的设计和生产。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T5226.1机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件

GB/T17799.2电磁兼容通用标准工业环境中的抗扰度试验

GB/T17799.4电磁兼容通用标准工业环境中的发射

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1