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技术概述
协作机器人（Collaborative Robot，简称Cobot）是一种能够在与人共享的工作空间中直接协同作业的工业机器人，广泛应用于装配、搬运、拧紧、检测、包装等生产环节。与传统工业机器人需要物理围栏隔离不同，协作机器人强调人机共融，其安全性直接关系到操作人员的生命健康，因此协作机器人安全性能测试成为产品研发、型式验证和市场准入过程中不可或缺的关键环节。
协作机器人安全性能测试以ISO 10218-1《机器人与机器人装备 工业机器人 安全要求》、ISO/TS 15066《机器人和机器人设备 协作机器人》以及GB 11291.2、GB/T 36008等国内外标准为依据，围绕协作机器人的四大协作运行模式展开，即安全额定监控停止、手动引导、速度与分离监控、功率与力限制。通过系统的测试评估，可以全面验证协作机器人在与人近距离交互时的电气安全、机械安全、功能安全与人机接触安全水平，确保机器人在发生意外接触时对人体产生的压力和力不超过人体各部位的允许阈值。
随着协作机器人市场规模不断扩大，下游用户和监管机构对安全验证的要求日益严格。科学规范的协作机器人安全性能测试不仅能够帮助企业发现设计缺陷、优化安全控制策略，还能为产品的合规声明、客户验收和责任划分提供客观的技术依据。
检测样品
协作机器人安全性能测试的检测样品通常包括以下几类：
- 协作机器人整机：包含机械臂本体、控制器、示教器及配套线缆的完整机器人系统；
- 集成协作工作站：由协作机器人、末端执行器、工装夹具、安全外围设备组成的完整应用单元；
- 末端执行器及附件：电动夹爪、真空吸盘、螺丝刀、视觉传感器等直接参与人机交互的执行部件；
- 安全控制部件：安全控制器、安全PLC、激光扫描仪、安全光幕等安全相关控制系统的组成部分。
为保证测试结果的代表性和可复现性，送检样品应为功能完整、状态正常的定型产品，并随附产品说明书、控制系统架构图、安全功能清单以及制造商声明的技术参数等资料。对于集成系统，还应提供工作站布局图、风险评估报告和协作区域划分说明，以便实验室制定贴近实际使用场景的测试方案。
检测项目
协作机器人安全性能测试的检测项目覆盖电气安全、机械安全、功能安全和人机接触安全等多个维度，主要包括：
- 电气安全测试：绝缘电阻、介电强度、保护接地连续性、漏电流、剩余电压等；
- 功能安全验证：安全相关控制系统性能等级与类别要求的符合性验证，包括安全额定监控停止、保护性停止、紧急停止、速度限制等功能；
- 速度与分离监控测试：验证机器人在人员靠近时能够按照设定降低速度或停止，并保持安全分离距离；
- 功率与力限制测试：模拟准静态接触和瞬态接触工况，测量机器人对人体各部位施加的力和压力是否超过允许阈值；
- 碰撞检测与响应测试：验证碰撞检测灵敏度、停止时间、停止距离及碰撞后的安全响应行为；
- 机械安全检查：外壳防护、表面锐边尖角、挤压剪切点、设备稳定性等；
- 电磁兼容测试：传导发射、辐射发射、静电放电抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度等；
- 环境适应性测试：温度、湿度、振动等环境条件下的安全功能保持能力；
- 软件与网络安全评估：安全功能软件逻辑验证、通信接口防护能力评估等。
检测方法
协作机器人安全性能测试依据标准规定的试验程序，结合被测对象的协作模式和应用场景，采用实验室测量与工况模拟相结合的方法实施。
电气安全测试在额定工作条件和单一故障条件下进行，使用耐压测试仪、绝缘电阻测试仪等设备对带电部件与可触及表面之间进行考核，判定其绝缘性能和防护措施的有效性。
功能安全测试通过注入故障、模拟触发安全输入信号等方式，验证安全相关控制系统在危险发生时能否可靠地执行停止、限速等安全功能，并对响应时间、停止时间等关键参数进行测量，结合安全回路结构分析评估其性能等级是否满足要求。
功率与力限制测试是协作机器人安全性能测试的核心内容。测试时依据人体模型将人体划分为若干接触区域，采用经过校准的力传感器、压力敏感元件和模拟人体组织特性的试验装置，分别在准静态接触和瞬态接触条件下测量机器人与人体接触时的峰值力、接触压力和接触面积，并与标准给出的各身体部位力与压力阈值进行比较，判定接触风险是否可接受。测试通常在最大负载、最大速度等最不利工况下进行，以获得安全边界数据。
速度与分离监控测试通过搭建人员接近模拟场景，利用激光测速、光栅触发等手段记录机器人速度随人员距离变化的响应过程，验证分离距离计算和动态限速策略的正确性。碰撞检测测试则以规定速度驱动机器人接触固定障碍物，测量触发阈值、停止时间和残余接触力，综合评估机器人的碰撞防护能力。
检测仪器
协作机器人安全性能测试需要依托高精度的测量仪器和专用的试验装置，常用设备包括：
- 六轴力/力矩传感器与高精度力传感器：用于测量接触力、碰撞力和峰值力；
- 压力分布测量系统与压力敏感膜：用于获取接触压力分布和接触面积数据；
- 仿生冲击试验装置：模拟人体各部位软组织特性，用于瞬态接触测试；
- 激光测速仪与光电转速计：用于测量机器人末端和关节的运动速度；
- 高速摄像系统：用于记录碰撞过程，分析接触时间与运动轨迹；
- 耐压测试仪、绝缘电阻测试仪、接地电阻测试仪与漏电流测试仪：用于电气安全项目；
- EMC测试系统：包括测量接收机、天线、静电放电发生器等电磁兼容试验设备；
- 多通道数据采集系统：用于同步采集力、位移、速度、电流等多物理量信号；
- 激光跟踪仪与三坐标测量系统：用于机器人位姿校准和停止距离测量。
所有测试设备均需定期校准溯源并处于有效期内，以确保测试数据准确可靠、结果可追溯。
应用领域
协作机器人安全性能测试服务的应用领域十分广泛，涵盖协作机器人产业链的各个环节：
- 汽车及零部件制造：协作机器人用于车门装配、螺丝拧紧、上下料、质检等工位，安全测试保障人机共线生产的可靠性；
- 3C电子行业：在精密装配、贴膜、锁附、搬运等场景中，验证机器人在高节拍作业下的接触安全性；
- 医疗器械与制药：洁净车间内的分拣、灌装、包装等应用对安全性与洁净度要求高，需要系统的测试支撑；
- 食品加工与包装：直接与人协同完成分拣、码垛、装箱等任务的机器人需通过严格的安全验证；
- 物流仓储：拣选、搬运、拆码垛等柔性作业场景中的人机协作安全评估；
- 科研教育：高校及职业院校实训教学用协作机器人的安全性能验证，为教学环境提供安全保障；
- 机器人整机厂商与系统集成商：新产品研发定型、型式验证、出厂检验以及集成系统交付验收。
常见问题
问题一：协作机器人安全性能测试的检测周期是多久？
协作机器人安全性能测试的检测周期一般为7-15个工作日。具体周期会受到多种因素的影响：首先，检测项目的数量是决定周期的关键，如果只进行功率与力限制等单项测试，周期相对较短，而涵盖电气安全、功能安全、电磁兼容等全项测试则需要更长时间；其次，送检样品数量越多，占用设备和工位的时间越长；再次，测试方法的复杂程度也会影响进度，例如涉及瞬态接触、故障注入等复杂试验时，需要搭建专门的测试系统并进行多轮重复验证；此外，若企业在研发阶段需要边测试边整改，整体周期也会相应延长。对于有紧急需求的客户，可根据实验室排期情况沟通加急安排，尽量缩短检测周期。
问题二：协作机器人安全性能测试的检测价格是多少？
协作机器人安全性能测试的费用受多方面因素影响，无法一概而论。主要影响因素包括：所选检测项目的范围和数量，全项测试与单项测试的费用差异明显；采用的检测方法和技术难度，例如需要仿生冲击装置和压力分布测量系统的接触安全测试，其资源投入高于常规电气安全项目；送检样品的数量和类型；客户对检测周期的要求，加急服务会产生相应的加急成本；以及是否需要现场测试、整改复测等附加服务。建议客户在送检前与我们的技术团队充分沟通检测需求，明确测试方案后获取针对性的报价。
问题三：协作机器人安全性能测试测试需要什么资质？
开展协作机器人安全性能测试，需要检测机构具备相应的资质能力和技术储备。我们旗下拥有CMA和CNAS资质，能力范围覆盖工业机器人及协作机器人的电气安全、功能安全、人机接触安全、电磁兼容等多个检测领域，可依据国内外主流标准为客户提供专业的检测技术服务。同时，我们组建了一支由机器人技术、电气工程、功能安全和测试计量等多学科专业人员构成的技术团队，配备力测量、压力分布测量、高速数据采集等先进仪器设备，并建立了完善的质量管理体系，能够保证检测过程规范、数据准确、结论公正，满足客户在产品研发、质量控制和市场准入等方面的需求。
问题四：协作机器人安全性能测试主要依据哪些标准？
目前国内外主流的协作机器人安全标准体系包括ISO 10218-1《机器人与机器人装备 工业机器人 安全要求》、ISO/TS 15066《机器人和机器人设备 协作机器人》，以及对应的国家标准GB 11291.2、GB/T 36008《协作机器人 设计技术规范》等。其中ISO/TS 15066详细规定了四种协作运行模式的安全要求和人体各部位力与压力阈值，是功率与力限制测试的核心依据。此外，电气安全可参照GB/T 5226.1等相关标准，功能安全可参照GB/T 16855.1进行评估。客户可根据产品目标市场和用户要求选择适用的标准组合，我们也会协助确定科学的测试方案。
问题五：什么是功率与力限制测试？为什么它是协作机器人测试的重点？
功率与力限制测试是验证协作机器人在与人发生意外接触时，其施加给人体接触部位的压力和力不会造成伤害的测试。由于采用功率与力限制模式的协作机器人通常取消了物理防护装置，人机接触在所难免，标准通过生物力学限值对人体模型各部位设定了准静态接触和瞬态接触的力与压力阈值。测试通过模拟最不利工况下的接触事件，测量峰值力、接触压力等参数并判定其是否在限值范围内，从而证明机器人在设计上具备本质安全的接触特性。这是协作机器人区别于传统工业机器人的核心安全验证内容，也是客户和监管方最为关注的项目。
问题六：送检前需要准备哪些资料和样品？
为确保测试顺利进行，客户在送检前应准备：功能完整、状态正常的机器人样品及配套控制器、示教器、线缆和电源；产品说明书和技术规格书；控制系统架构图和安全功能清单；制造商声明的负载、速度、工作空间等关键参数；涉及集成系统的还需提供工作站布局图、风险评估资料和协作区域说明。对于功率与力限制测试，建议一并提供末端执行器及典型应用工况描述，以便实验室设计贴近实际使用的测试方案。资料越完整，测试方案制定越精准，整体检测进度也会更快。
问题七：如果测试发现不符合项，如何进行整改和复测？
测试过程中若发现不符合项，实验室会及时向客户反馈不符合的具体内容、测量数据和分析结论。客户可依据反馈意见进行原因分析，从硬件设计、控制参数、安全逻辑等方面实施整改。整改完成后提交复测申请，实验室将针对原不符合项及相关联项目进行复测验证，确认整改措施有效后完成测试流程。对于整改方案存在疑问的客户，我们的工程师也可提供技术分析与建议，帮助客户优化产品设计，缩短研发验证周期，提升产品整体安全水平。
