GBZ 43202.1-2024 机器人 GBT 36530的应用 第1部分：安全相关试验方法标准立项发展报告

机器人GB/T36530的应用第1部分：安全相关试验方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ApplicationofGB/T36530forRobots—Part1:Safety-RelatedTestMethods摘要关键词：机器人；安全相关试验；标准化；GB/T36530；风险评估；标准立项AbstractWiththewidespreadapplicationofrobottechnologyinindustrialmanufacturing,logisticsandwarehousing,medicalservices,andhouseholdservices,robotsafetyhasbecomeacorefactorconstrainingthehigh-qualitydevelopmentoftheindustry.GB/Z43202.1-2024,"ApplicationofGB/T36530forRobots—Part1:Safety-RelatedTestMethods,"asanimportantstandardizationguidancetechnicaldocument,systematicallyspecifiesthetestmethodsandevaluationcriteriaforrobotsafety-relatedperformance,providingaunifiedandstandardizedtechnicalpathwayfortheimplementationoftheGB/T36530seriesstandards.Thisreportsystematicallyelaboratesontheprojectbackground,compilationprinciples,technicalframework,andcorecontentofthestandard,conductsin-depthanalysisofkeytechnicalrequirementsinsafetyverificationsystemconstruction,testmethodstandardization,andriskcontrol,introducesindetailthetechnicalsupportandworkfoundationofthemaindraftingorganizations,andprovidesprospectsfortheimplementationpathwaysandfuturedevelopmenttrendsafterthestandard'srelease.ThereleaseandimplementationofthisstandardwilleffectivelyenhanceChina'ssafetyperformanceverificationcapabilityforrobotproducts,improvethestandardizationsystemintherobotfield,andprovidesolidtechnicalsupportforthehealthyandorderlydevelopmentoftheindustry.Keywords:Robot;Safety-RelatedTesting;Standardization;GB/T36530;RiskAssessment;StandardProjectInitiation一、引言1.1研究背景机器人作为智能制造和自动化领域的关键装备，其安全性能直接关系到操作人员的人身安全、生产设备的正常运行以及社会公共安全。近年来，我国机器人产业保持高速增长态势，据国家统计局数据显示，2023年我国工业机器人产量已超过42.9万套，同比增长超过20%，服务机器人产量也呈现爆发式增长。与此同时，随着人机协作技术的不断成熟，机器人与人共享工作空间的场景日益增多，对机器人安全性能的验证与评估提出了更高要求。在标准化领域，国际标准化组织（ISO）已发布ISO10218-1和ISO10218-2等工业机器人安全标准，ISO/TS15066对人机协作机器人作了专门规定。我国也已建立GB/T36530系列标准体系，涵盖机器人与机器人装备的通用安全要求，但在安全相关试验方法方面尚缺乏系统性的技术指导文件。标准立项旨在填补这一标准空白，构建完整的安全试验验证体系。1.2标准基本信息GB/Z43202.1-2024《机器人GB/T36530的应用第1部分：安全相关试验方法》是由国家标准化管理委员会批准发布的标准化指导性技术文件（GuidanceStandard）。该标准于2024年8月23日正式发布，并将于2025年3月1日起实施。标准分类号为工业机器人、机械手，归属于国家标准体系，采用中文编写。本标准作为GB/T36530系列标准应用的配套指导文件，重点解决标准要求向试验方法转化的关键问题，为机器人产品的安全性能检测与符合性评估提供具体可操作的技术指导。二、标准立项背景2.1行业发展现状与安全需求我国已连续多年成为全球最大的工业机器人消费市场，机器人装机量持续攀升。根据国际机器人联合会（IFR）发布的《世界机器人2023报告》，中国的工业机器人年安装量占全球总量的52%以上。与此同时，机器人安全事故时有发生，涉及机械伤害、电气危险、辐射危害、噪声危害等多类风险。行业迫切需要统一、科学、可操作的安全试验方法标准，以支撑产品研发验证、出厂检验及第三方检测评估。2.2国内外标准现状分析在国际层面，ISO10218-1:2011《工业环境用机器人——安全要求——第1部分：机器人》和ISO10218-2:2011《工业环境用机器人——安全要求——第2部分：机器人系统与集成》构成了工业机器人安全标准的核心框架。ISO/TS15066:2016进一步补充了协作机器人的安全要求。我国在转化国际标准的基础上，建立了GB/T36530系列标准，但标准实施过程中发现，从安全要求到具体试验方法之间缺乏系统性的技术衔接，试验方法不统一导致检验结果可比性不足，影响标准实施效果。2.3立项必要性分析GB/Z43202.1-2024的立项必要性主要体现在以下方面：一是贯彻实施《国家标准化发展纲要》关于推动标准化与科技创新互动发展的要求，落实《"十四五"机器人产业发展规划》提出的完善机器人标准体系建设的目标任务；二是解决GB/T36530标准实施过程中试验方法不统一、操作性不强等痛点问题，提升标准的可实施性；三是建立与国际接轨的安全试验验证体系，促进机器人产品国际贸易与技术交流；四是支撑机器人产品的安全认证与市场准入，保护用户和操作人员安全。三、标准编制原则与依据3.1编制原则本标准的编制遵循以下基本原则：（1）协调一致性原则：确保与GB/T36530系列标准的整体框架相一致，各项试验方法与安全要求形成严格对应关系，避免标准之间的冲突和矛盾。（2）科学性原则：试验方法的确定基于机器人安全技术的基本原理和工程实践，充分考虑机械危险、电气危险、热危险、辐射危险等多种危险类型的特点，确保试验方法的科学合理性。（3）可操作性原则：各项试验方法均给出明确的试验条件、试验步骤和判定准则，使标准使用者能够按照标准要求开展试验，减少主观因素的干扰。（4）系统性原则：试验方法覆盖面广，兼顾不同机器人类型（工业机器人、服务机器人、协作机器人）的特点，形成完整的安全试验方法体系。（5）开放性原则：积极参考ISO10218、ISO/TS15066等国际标准的技术内容，结合我国机器人产业发展实际进行本土化适配，提升标准的国际兼容性。3.2编制依据本标准的编制主要依据以下文件：-GB/T36530.1《机器人与机器人装备工业机器人的安全要求第1部分：机器人》-GB/T36530.2《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》-GB5226.1《机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件》-GB/T15706《机械安全设计通则风险评估与风险减小》-ISO10218-1:2011Robotsandroboticdevices—Safetyrequirementsforindustrialrobots—Part1:Robots-ISO/TS15066:2016Robotsandroboticdevices—Collaborativerobots四、标准主要技术内容4.1标准框架结构GB/Z43202.1-2024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》的要求编制，主要内容包括：范围、规范性引用文件、术语和定义、符号和缩略语、安全相关试验的一般要求、机械危险安全试验方法、电气安全试验方法、控制系统安全相关性能试验方法、人机协作安全试验方法、环境适应性试验方法及试验报告要求等章节。标准框架结构层次清晰，逻辑自洽，各章节内容紧扣GB/T36530的安全要求逐项展开。4.2安全相关试验一般要求4.3机械危险安全试验方法机械危险是机器人最基础的安全风险类型。标准从以下几个维度规定了试验方法：运动范围与限位验证：试验方法要求在各运动轴安装角度或位移传感器，通过慢速运行测量各轴的实际运动范围，并与制造商标称范围进行比较。对于配备软件限位及硬件限位开关的机器人，应分别验证两级限位功能的有效性。试验需在额定负载和空载两种条件下进行，每种条件下至少重复测量三次，测量结果偏差不得超过标称值的±1%或制造商规定值。速度与加速度测量：使用高速摄像系统或激光测速仪，在机器人末端法兰处安装靶标，测量机器人各轴在最大速度模式下的实际运动速度与加速度，验证其是否超过设计限值。其中TCP速度的测量精度应不低于±2%，采样频率不低于200Hz。停车功能试验：验证机器人紧急停车、一般停车和安全监控停车等各类停车功能的响应时间与停止距离。试验中分别模拟正常停机指令、紧急停止指令和安全功能触发三种场景，每种场景至少进行10次重复试验，计算平均响应时间和最大停止距离，以评估其是否满足安全要求中规定的性能等级。机械强度与耐久性试验：对机器人本体结构、连接部件、防护装置进行静态载荷试验和动态疲劳试验。静态载荷试验施加1.5倍额定负载的力，保持5分钟，检测结构变形量是否在允许范围内；动态疲劳试验按照额定负载的80%进行不少于100万次循环加载，观察是否存在疲劳裂纹或永久变形。4.4电气安全试验方法在电气安全方面，标准规定了以下试验要求：绝缘电阻测量采用500V直流兆欧表，在动力回路、控制回路与保护接地电路之间分别进行测量，绝缘电阻值不得低于1MΩ；耐压试验施加两倍额定电压加1000V的交流试验电压，持续1分钟，无击穿和闪络现象；接地连续性试验测量保护接地电路的连续性电阻，其值不应超过0.1Ω；残余电压测试在切断电源后1秒内测量可触及带电部件的残余电压，不得超过60V。此外还规定了过流保护装置动作特性试验和电磁兼容性相关试验的测试方法。4.5控制系统安全相关性能试验控制系统是机器人安全的核心保障。本标准对控制系统安全相关性能的验证规定了以下方法：安全相关性能等级（PL）验证试验：参照ISO13849-1的要求，对安全控制回路的类别（Category）、平均危险失效时间（MTTFd）、诊断覆盖率（DC）和共因失效（CCF）等参数进行验证。通过对安全控制电路架构的分析、失效模式的注入试验（如短路、断路、信号干扰等）计算各参数的实际值，并评估其在正常操作和故障条件下的安全性。软件验证试验：对安全相关软件进行功能测试和异常工况测试。功能测试覆盖所有安全功能的正常触发路径；异常测试包括数据溢出、非法指令、通信中断、存储单元损坏等场景，验证安全功能在软件异常时仍能可靠执行。通信安全试验：针对采用总线通信传输安全信号的系统，进行通信延迟测量、数据包丢失模拟、通信故障注入试验等，验证通信系统的安全完整性。定时器精度测试、心跳信号监测有效性验证等均给出了具体的测试步骤和判定依据。4.6人机协作安全试验方法针对日益普及的人机协作应用场景，标准专门规定了协作机器人安全相关试验方法：碰撞力与压力测量：参照ISO/TS15066的技术规范，使用专用碰撞测量装置（如碰撞假人或压力映射传感器），在机器人可能与人发生接触的身体部位，以最大运行速度进行准静态接触和瞬态碰撞两种模式的力和压力测量。准静态接触测量保持接触不少于3秒，瞬态碰撞测量采集峰值力和峰值压力数据。测量数据与ISO/TS15066中给出的人体各部位允许限值进行比对。安全距离验证试验：根据机器人停止时间、停止距离和接近速度等参数，验证协作工作空间中安全距离的设定是否满足要求。试验中采用人体模型或等效测试装置以规定的接近速度向机器人运动，确认机器人能够在安全距离边界前完全停止。协作模式切换试验：验证机器人从协作模式到非协作模式之间的切换是否满足安全监控要求，包括手动切换和自动切换两种场景，每种切换至少验证100次，确认切换过程中不存在安全功能失效窗口。4.7环境适应性试验方法考虑到机器人可能在不同环境条件下工作，标准规定了高温、低温、湿热、振动、冲击等环境适应性试验方法。高温试验在55℃条件下运行48小时，低温试验在-10℃条件下运行24小时，湿热试验在40℃/93%RH条件下运行48小时，试验期间持续监测机器人核心安全功能的有效性。振动试验按照GB/T2423系列标准规定的方法执行，振动频率范围5Hz至200Hz，加速度幅值满足相应严重等级要求，试验后复测安全功能是否正常。4.8试验报告要求标准明确规定了试验报告的编写要求，包括试验基本信息、试验环境条件、试验设备及仪器、试验数据与观测记录、试验结论等要素。试验报告应当能够完整反映试验过程和试验结果，保证试验的可追溯性。报告格式要求统一，便于不同检测机构间的互认和比对，为第三方检测认证提供依据。五、主要起草单位——上海机器人产业技术研究院有限公司5.1单位概况上海机器人产业技术研究院有限公司（以下简称"研究院"）是本标准的主要起草单位之一。研究院是在上海市经济和信息化委员会指导下，由上海电器科学研究所（集团）有限公司联合多家行业龙头企业共同组建的专业机器人技术研究与标准化的综合性机构，也是国家机器人标准化总体组秘书处承担单位。研究院依托上海市机器人研发与转化功能型平台，聚焦机器人共性技术研究、产品检测认证、标准研制与产业化应用推广等核心业务，建有机器人安全实验室、电磁兼容实验室、环境适应性实验室、协作机器人性能测试平台等多个专业试验平台，具备完善的机器人安全性能测试条件和丰富的标准验证经验。5.2技术能力与研究基础研究院在机器人与自动化领域拥有深厚的技术积累和完善的试验条件。其中机器人安全实验室配备了碰撞测量系统、多通道动态信号采集分析系统、高速运动捕捉系统、热成像仪、绝缘耐压测试仪等一批高精度试验检测设备，能够全面覆盖本标准规定的各项试验项目的开展。在标准研制方面，研究院承担了多项国家标准和行业标准的制修订任务，深度参与了GB/T36530系列标准、GB/T36008-2018《机器人与机器人装备协作机器人》等关键标准的研制工作，积累了丰富的标准化工作经验。研究院还与德国莱茵TÜV、SGS等国际知名检测认证机构建立了长期合作关系，在国际标准跟踪与比对研究方面具有显著优势。5.3在本标准研制中的主要贡献六、标准实施意义6.1完善机器人标准体系本标准的发布填补了我国在机器人安全试验方法领域的标准空白，使GB/T36530系列安全要求标准与具体试验方法形成了完整的配套体系。安全要求标准解决"应达到什么安全水平"的问题，本试验方法标准解决"如何验证是否达到"的问题，两者有效衔接、互为支撑。标准的实施将进一步完善我国机器人领域标准体系的结构，提升标准体系的系统性和整体效能。6.2提升产品安全质量水平通过统一规范的试验方法，本标准的实