从三方检测角度解析码垛机器人安全性能测试流程步骤

码垛机器人作为工业自动化核心设备，广泛应用于食品、医药、物流等领域，其安全性能直接关联操作人员生命安全与生产连续性。但因设计缺陷、操作不当引发的挤压、碰撞事故时有发生，三方检测作为独立第三方，通过客观流程验证设备是否符合GB/T 12642、ISO 13849等标准，为安全运行背书。本文从三方检测视角，拆解码垛机器人安全性能测试全流程，揭示各环节核心逻辑与验证要点。

测试前准备：明确边界与标准对齐

三方检测第一步是理清“基准线”：需收集机器人额定负载、工作半径、控制系统型号等规格参数，以及厂家操作说明书、设计图纸、出厂报告等技术文档——这些是后续测试的参考依据，比如测试负载性能时，需以额定负载为对照。

接下来确定测试范围：是整机全项目测试，还是聚焦机械结构、电气系统等模块？比如用户怀疑夹爪安全，范围可缩至末端执行器的夹持力、释放逻辑。同时需对齐标准：国内用GB 23821（机械安全距离）、GB/T 12642（机器人性能），国际用ISO 10218（机器人安全），标准是判定结果的“尺子”。

最后是现场准备：测试场地需预留1.5倍工作半径的安全距离，电源符合额定电压（如380V三相电），并配备应急断电装置。委托方需移除无关物品，避免干扰测试结果。

风险评估：从源头识别安全隐患

三方检测的核心是“先找风险再验证”，风险评估需独立、全面，常用HAZOP（危险与可操作性分析）或FMEA（失效模式分析）。比如用HAZOP拆解“上料→抓取→移动→码放”流程，用“过量”“不足”引导词分析：抓取环节“夹持力不足”会导致货物掉落砸人，移动环节“路径偏离”会碰撞设备。

FMEA则针对部件分析：关节电机烧毁会导致机器人突然停机，夹爪气缸漏气会使货物滑落。评估还需覆盖极端工况：额定负载120%时结构是否变形，突发断电时抱闸能否锁止关节，通讯中断时控制系统是否进入安全状态——这些极端场景往往是事故导火索。

机械安全测试：结构与运动的可靠性验证

机械安全是“物理屏障”，重点测结构强度、运动稳定性、防护装置。结构强度用应变片贴在大臂根部、关节处，模拟额定负载运行，应力需≤材料屈服强度（如铝合金200MPa），超标的话结构易变形。

运动稳定性用激光跟踪仪测末端定位精度（如≤±0.5mm），扭矩扳手测关节扭矩（设计值±5%内），速度需≤设计最大值——若关节速度超10%，碰撞风险陡增。

末端执行器是重点：夹爪夹持力用拉力计测，比如20kg货物需≥400N（防滑落）；验证“货物完全放置后才释放”的逻辑，避免提前松爪。防护装置如安全门，需用100N力撞击不损坏，开口≤12mm（防手指伸入）；护栏高度≥1.2m，间距≤100mm（防翻越）。

电气安全测试：电路与控制系统的防害验证

电气安全防触电、火灾，测绝缘电阻、耐压、接地、EMC。绝缘电阻用兆欧表测带电部分与外壳的电阻，正常环境≥10MΩ，潮湿≥1MΩ——电阻低会导致外壳带电。

耐压测试施加1.5倍额定电压（如380V→570V），保持1分钟不击穿；接地电阻用测试仪测，≤0.1Ω——电阻大无法快速导走漏电电流。

EMC测试易被忽视：机器人电磁辐射超标会干扰PLC，抗扰度差会被电焊机信号影响。需将机器人放EMC暗室，测辐射发射（RE）与抗扰度（RS），符合GB/T 17626要求。

功能安全测试：程序逻辑的防误操作验证

功能安全靠程序逻辑防误操作，重点测急停、过载、位置检测、互锁。急停按钮按下需立即停所有运动，且手动复位才能重启——若急停后仍缓慢动，或自动复位，不合格。

过载保护：加载25kg（额定20kg），控制系统需检测到信号并停机报警——继续运行会烧电机。位置检测用激光传感器模拟障碍物，距离100mm时减速（500mm/s→100mm/s），50mm时停止，防碰撞。

互锁功能：安全门打开时机器人无法启动，关闭后需按启动键——若开门仍能运行，人员易被挤压。

人机交互测试：操作与反馈的合理性验证

人机交互关注“人如何安全操作”，测操作界面、警示、手动模式。操作界面按钮布局符合人体工程学，急停（红、圆）、启动（绿、方）标识符合GB/T 5465.2，常用按钮在1.2-1.5m高度，易触及。

警示装置：声光报警在1m内≥85dB，红灯闪烁——故障时需立即触发，提醒人员。手动模式速度≤自动模式50%（如自动500mm/s，手动≤250mm/s），防误操作碰撞。

操作手册需含安全规范、故障流程，语言通俗——若未提“禁止运行时进安全区”，或故障处理不清，文档不合格。

现场试运转：实际工况下的稳定性验证

现场试运转模拟实际生产，测长期稳定性。先设置不同参数：货物重量5-20kg、尺寸300-600mm、码垛pattern（行列式、交错式），连续运行8小时，看能否稳定完成。

记录关键数据：关节电机温度≤80℃（防绝缘老化）、电流≤额定110%、夹持力波动≤±10%（防货物掉落）。故障模拟：断编码器信号看是否停机，切夹爪气源看能否保夹持，通讯中断看是否进安全模式。

负载突变测试：运行中突然增减负载（10kg→20kg或反之），看速度、扭矩能否快速调整，无剧烈振动或碰撞。

文档审核：追溯性与合规性的闭环验证

文档审核是“闭环”，验证设计、生产、检验过程合规。设计文档：结构图纸、电气原理图需符合标准，比如大臂厚度满足强度要求，绝缘等级符合IEC 60670。

生产文档：材料合格证（如铝合金材质证明）、零部件报告（如电机出厂测试）需与设计一致，焊接质量符合GB/T 12467。检验文档：出厂报告需覆盖绝缘电阻、急停功能，之前的测试报告需有不合格项整改记录。

最后对照标准逐一验证：机械强度≤屈服强度，绝缘电阻≥10MΩ，急停符合ISO 13849——不合格项需整改重测，直到全符合。