近些年来，随着工业4.0和中国制造2025的相继提出，发展核心技术能力，提高全社会的自动化水平已经成为国民经济的重中之重，其中机器人作为高精尖技术的代表，已经越来越受到国家和社会各行各业的重视。但是，根据约翰逊的变化-失误的事故致因理论，任何新产品的产生，必然会给使用者、维护者带来一定的安全风险。如果这些风险不能被准确的识别、控制，就可能会导致大量的人身安全事故和产品召回，影响企业的发展。

下表是对主要市场产品责任的介绍：

表1 主要市场的产品责任

对机器人而言，如何才能减少企业的产品责任，尽量提高的产品的安全性，尊重和保护使用者、操作者的人身安全呢？这是一个系统工程，需要在机器人全寿命周期各个阶段都要执行相应的活动。其中风险分析作为非常关键的一步，是提高机器人安全性的源头。本文将详细介绍风险分析的概念、基本过程，为机器人的设计者提供指导。

1、风险分析的注意事项

在开始介绍之前，需要首先明确下几个概念：

a） 机器人的安全性，对象仅针对人，不考虑对动物的伤害、环境和财产损失；

b）风险分析不可能全部识别出全部风险，安全永远是一个相对的概念，即是只能将风险控制到社会可接受的范围内；

c）风险分析不是不计成本的，任何安全措施的增加，都要考虑到成本和收益之间的平衡。

d）选择风险分析的方法以公司实际情况而定，选择方法比方法本身重要。

2、风险分析的时机

风险分析应尽可能在机器人设计的早期阶段执行。产品一旦定型或已经投入现场使用之后，如果通过分析发现需要整改的隐患。一是改动牵涉面比较多，包括设计、生产、安装以及与客户的协调等，二是带来的成本也会比较大。

另外，如果机器人在使用过程中存在变更，也应针对变更进行风险分析。据相关数据统计，由于变更引入的风险占到整体的21%。

3、 风险分析的基本过程

通常情况下，机器人的风险分析包括确定使用的限制、识别隐患以及相关的隐患情景、评价隐患相关的风险，决定隐患需要降低的需求、通过保护措施，消除隐患或减少风险、对保护措施的效果进行评估，判断风险是否已被充分的控制。

基本的过程如下图所示：

图1 风险分析的基本过程

1） 确定机器人的限制

任何分析都有一定的前提和限制，这些限制在分析前需要先列出来，在分析过程中需要作为分析的界限。常见的限制有：

a） 使用的限制，例如使用者的操作方式、性别、年龄、培训、经验等方面；

b） 空间限制，例如供电接口、使用和维护人员预留空间、移动的区间、人机接口等；

c） 时间限制，例如寿命的限制、推荐的服务间隔等；

d） 其他限制，例如使用环境、处理的材料特性等。

2） 风险可接受准则的确定

分析人员在分析之前应根据行业标准、法律法规和企业实际情况，确定风险可接受的准则，这些准则将在分析中指导分析人员哪些风险是可接受的，哪些必须要进行控制。确定风险可接受准则时，常用的模型是ALARP（As Low As Practical），也叫胡萝卜法则。

图2 ALARP准则

3） 隐患识别

在该步骤中，分析人员应集合公司各方面的专业人员，集思广益对机器人在寿命周期内可能存在的机械、电气、热、噪声、振动、辐射、材料物质、人机工程学以及环境相关的隐患进行分析，主要的人员应包括设计人员、机器人的安装调试人员、使用和维护人员等。风险所在的寿命周期阶段有：

a） 运输、安装

b） 试运行

c） 使用

d） 拆解、报废。

隐患识别的思路通常有两种，一是自上而下，即是按照图3 从后果向隐患分析，另一种是自下而上，即是按照图3从可能存在的隐患向后果分析。分析的方法常用的有检查表、头脑风暴等。

图3 隐患分析的思路

4） 评价隐患相关的风险

评价的目的是确定风险的大小，以结合风险可接受准则，判断哪些风险需要采取措施，哪些不需要采取措施。风险评价的要素如图4所示：

图4 风险评价的指标

风险评价常用的方法有风险矩阵、风险图谱和打分法等。

5） 制定措施，消减风险

对于需要控制的机器人风险，分析人员应制定措施将风险降低到可容忍的范围内，并且将措施转化成安全需求，在设计或相关说明中实现。常见的措施类型有：

a）固有安全设计，对机器人本体采取的，改变设计或操作特性消除或降低风险到可接受范围内，例如使用低于36V的人体安全电压给机器人供电，机器人设计时选择无毒材料等。

b）增加安全装置，确定安全功能所需的PL等级。例如紧急停止装置、保护性停止装置、使能控制、超速控制装置等，确定之后，安全装置的设计需要满足ISO13849或IEC62061功能安全标准的要求。下图是AGV安全相关系统。

图5 AGV常见的安全相关装置

d）对用户的信息告知。当无法通过设计消除相关风险时，可以考虑针对风险的使用限或说明，并将相关要求传递给用户。即是利用文档、信号、标志和图形等告知客户需注意的安全事项。

e）安全操作流程，管理规定和培训等。当无法通过设计消除相关风险时，也可以通过设置机器人标准的安全操作流程、管理规定或者培训，来约束使用人员和维护人员的行为，提高安全意识，以保证机器人的安全运行。

f) 风险再评估，对于以上预采取的措施，分析人员应对其效果进行再评估，以判断相关风险是否已经被控制到可接受的范围内，如果没有，则应继续采取控制措施，直至风险已被降低到可接受范围内。

另外，要注意的是以上控制措施应按照从上往下的顺序优先使用，即是只有上面的无法达到效果时，才能使用下面的措施。因为任何措施都有失效的可能，只有从根本上解决风险，才能真正的保证机器人的安全。

风险分析作为机器人设计过程中至关重要的一步，对于提高机器人的安全性具有重大的意义。只要将其作为机器人设计中不可或缺的的一部分，才能设计出真正安全的机器人，才能使企业在激烈竞争中持续生存，并发展壮大。