工业机器人功能安全规范 完整版手册

工业机器人功能安全规范完整版手册对应国标GB11291.1-2011《工业环境用机器人安全要求第1部分：机器人》与GB11291.2-2013《第2部分：机器人系统与集成》（注：两项标准分别于2011、2013年发布，非同名同年版）本手册为对两项强制性国标安全要求的系统梳理与测试验证方法汇编，供机器人本体制造商、系统集成商、用户、安全评估机构使用。⚠️关于"完整规范原文"：GB11291.1-2011、GB11291.2-2013为强制性国家标准，全文可在国家标准全文公开系统（，搜索"GB11291.1-2011"）免费在线查阅。本手册为工程实施解读与验证方法框架，具体条款以国标正式出版文本为准。第一部分标准概述与适用范围1.1标准构成标准号名称对应国际标准核心对象GB11291.1-2011工业环境用机器人安全要求第1部分：机器人ISO10218-1:2011机器人本体GB11291.2-2013工业环境用机器人安全要求第2部分：机器人系统与集成ISO10218-2:2011机器人系统与集成1.2适用范围GB11291.1：工业环境使用的机器人本体（含机械臂、末端执行器接口、控制柜），规定设计、防护、信息标识要求GB11291.2：机器人系统与集成（机器人+周边设备+防护装置+控制系统+人员作业），规定风险评估、防护、安全距离、联锁、试运行与验证要求不适用：非工业机器人（服务、医疗、教育）、专用工业装备的本体部分（但其机器人组件仍适用）1.3核心安全理念风险评估驱动：基于危险识别与风险评估确定防护措施，遵循"本质安全→安全防护→信息提示/安全距离→管理措施"的防护层级安全相关控制系统功能（SRCS/SCS）：承担安全功能的控制系统须满足规定的安全完整性要求防护联动：防护装置（围栏、光幕、安全门）与机器人控制联动，进入危险区即安全停机/降速第二部分危险识别与风险评估2.1主要危险源（机器人系统）机械危险：挤压、碰撞、夹持、剪切、冲击、缠绕（与运动部件）电气危险：触电、短路、静电、高压热危险：烫伤（电机、焊枪、热末端）辐射/其他：激光、噪声、有害物质与任务相关：搬运物坠落、刀具/焊枪、工艺介质泄漏2.2风险评估方法采用定性/半定量方法（危险矩阵、风险图、评分法），依据GB/T15706与ISO12100思路评估维度：伤害严重程度（S）、暴露频率/时间（F）、避免可能性（P）、发生概率（W）确定每项危险的风险等级，决定所需防护措施（不可接受风险须降低）第三部分GB11291.1-2011机器人本体安全要求3.1机械设计要求运动范围限制：机械限位、软件限位、超程保护结构强度、应力分析、寿命评估；夹持/关节部位防剪切挤压末端执行器接口防意外脱开、防坠减少尖角、锐边、易卷入结构3.2控制与电气要求急停（E-STOP）：必须设急停，优先级最高，切断危险运动，红色/黄色底，自锁、复位须人工安全停机功能：类别0（断电停机）、类别1（受控停机）、类别2（受控停止）安全相关控制电路冗余/自诊断（按所需性能等级）防止非预期启动（上电、复位后不自动启动）；模式选择（自动/手动/示教）与门联锁电气安全：满足GB5226.1（机械电气安全）要求，防护等级、绝缘、接地3.3运动与制动轴运动速度、力矩限制可调，示教模式降速（≤250mm/s手持控制）制动器失效安全，保持位置，防坠落突然断电、气压/液压失压的安全行为（受控停止）3.4信息与标识机器人铭牌（型号、序列号、额定参数）、安全标志（危险区、急停位置）、操作手册、安全说明第四部分GB11291.2-2013机器人系统与集成安全要求4.1系统级防护设计防护区域划分：机器人工作空间、危险空间、限定的安全空间固定式防护：围栏（高度、强度、防攀爬、防钻入）、固定护栏满足安全距离可动防护装置（联锁）：安全门/检修门联锁，打开即停机；带防护锁定（防护锁定装置）防止在危险运动时开启非固定/可移动防护：光幕/光栅、安全激光扫描器、区域扫描，满足分辨率与距离要求安全距离计算：人员接近速度、停机时间、防护响应时间综合计算（参照ISO13855）4.2安全相关控制系统功能（SRCS）安全联锁、安全停机、急停、模式选择、防止非预期启动等归为安全相关控制功能安全控制逻辑与普通控制分离/独立，避免普通故障影响安全功能采用安全PLC/安全继电器、冗余、监控，性能等级/类别满足要求（参照GB/T16855.1、ISO13849-1或IEC62061）安全功能失效检测（自诊断），失效后进入安全状态4.3手动模式（示教/检修）手动模式必须：降速（限制速度≤250mm/s）、授权联锁、有效握持开关（three-positionenablingdevice，三态使能开关）单人作业原则，禁止他人同时进入危险区检修、示教进入危险区时自动/手动停机，通过使能装置控制4.4机器人系统的安装与调试系统集成后执行试运行、验证（功能测试、安全功能测试）记录：风险评估报告、安全设计说明、安全功能验证记录、操作维护手册向用户提供安全信息、培训要求、定期检查建议第五部分测试验证方法（安全功能验收）5.1安全功能测试清单测试项目方法合格判定急停功能各操作位触发急停危险运动立即停止，需人工复位安全门联锁危险运动中开门立即停机/受控停止防护锁定危险运动中门锁定门无法开启，锁定生效光幕/光栅遮挡光束（测试杆按分辨率）立即停机，复位后确认使能开关（三态）按压/松开/重压中位使能、放开或重压停机速度限制手动模式测速≤250mm/s非预期启动防护上电/复位后观察不自动运动，须确认启动急停复位复位后不立即自动运动，须重新启动指令制动保持断电测试保持位置不坠落安全停机类别触发后测量减速/停止符合设计类别0/1/25.2安全距离与防护验证围栏高度、间距、强度符合设计，无法伸手/伸身进入危险区光幕/扫描器安全距离现场复核（按停机时间+反应时间计算并留裕量）攀爬、钻越、跨越评估（围栏缝隙、间距）5.3测试条件与记录测试在真实负载/工况或经批准的等效条件下进行重复多次（如至少3次）确认可靠性；故障注入测试（断开安全回路）验证失效安全形成《安全功能验证记录》《风险降低确认报告》《符合性声明》第六部分合规与文档要求机器人本体、系统集成均需提供：风险评估报告、安全设计文件、安全功能验证报告、使用说明书（含安全操作、维护、应急）、符合性声明/安全评估维护与改造须重新进行风险评估与验证人员须接受安全操作、示教、检修培训并持证上岗第七部分常见问题与注意事项防护装置形同虚设：光幕被屏蔽、安全门被短接→严禁屏蔽/旁路安全装置安全距离不足：未按实际停机时间重新核算→现场复核并留裕量急停失效：急停未定期测试→列入定期安全检查示教模式未降速：手动模式速度超限→严格限定≤250mm/s使能开关被固定：用胶带固定三态开关→属重大违规，禁止安全逻辑不独立：