2. ABB机器人安全相关标准与法规
ABB机器人安全设计不是“选一个安全PLC、加一圈光栅”就能完成的工作，它背后有一套相互引用、层层递进的标准体系。理解这些标准的适用边界，是判断“该用哪个标准、该做到什么程度、该拿什么证据”的前提。本节围绕五类核心标准展开：ISO 10218（机器人本体与集成安全要求）、ISO/TS 15066（协作机器人附加要求）、IEC 61508（功能安全通用基础）、IEC 62061（机械领域功能安全）、ISO 13849（机械安全控制系统性能等级）。它们并非并列关系，而是“通用基础—领域方法—具体产品”的引用链。
一、标准之间的引用关系与适用层级
IEC 61508是功能安全的“母标准”，定义了安全完整性等级SIL、安全生命周期、硬件失效裕度等基础概念。IEC 62061和ISO 13849是它在机械领域的两个落地分支：IEC 62061沿用SIL等级，偏重电气/电子/可编程电子系统；ISO 13849使用性能等级PL，覆盖更广的技术实现（含液压、气动、机械结构）。ISO 10218-1/-2则规定工业机器人本体和机器人系统的安全要求，其中安全相关控制系统的性能要求直接引用ISO 13849或IEC 62061。ISO/TS 15066不独立成体系，而是在ISO 10218基础上，为协作操作补充功率与力限制、人体部位痛阈等要求。
二、ISO 10218：机器人安全设计的“基本盘”
ISO 10218-1针对机器人本体制造商，规定急停、安全停止、模式选择、速度限制等安全功能；ISO 10218-2针对机器人系统集成商，规定风险评估、安全防护空间、安全距离计算、使能装置等要求。在ABB机器人安全设计中，这两部分共同构成“本体+集成”的完整约束。例如，ABB IRB 6700系列本体的安全停止功能需满足ISO 10218-1的类别要求，而将机器人集成到焊接工作站时，围栏安全距离、光栅响应时间、安全门锁逻辑则需按ISO 10218-2执行。
一个关键实践点是：ISO 10218-2要求安全相关控制系统性能等级不低于PL d（Category 3），这意味着安全回路不能仅靠单通道继电器实现。ABB的SafeMove、SafeStop等安全选项，正是为满足这一等级而设计。
三、ISO/TS 15066：协作应用的“附加题”
当ABB机器人用于协作场景（如YuMi、GoFa、CRB系列），ISO/TS 15066成为必须叠加的标准。它规定了两种协作操作模式下的安全要求：
- 功率与力限制（PFL）：机器人接触人体时，力和压力不得超过人体部位痛阈。例如，手部准静态接触力限值约为140 N，瞬态接触力限值约为280 N（具体数值随部位不同）。
- 速度与分离监控（SSM）：机器人与人保持安全距离，当人靠近时减速或停止。安全距离需根据机器人速度、系统响应时间、人体接近速度计算。
在ABB协作机器人配置中，SafeMove Pro可设置安全区域、安全速度、安全方向，这些参数必须与ISO/TS 15066的力/速度限值对应。例如，设置GoFa在协作空间内最大TCP速度不超过250 mm/s，并配合力传感器监测接触力，一旦超过设定阈值立即触发安全停止。
四、IEC 61508、IEC 62061、ISO 13849：功能安全的“三件套”
这三者解决的是“安全功能到底做到什么程度才够”的问题。IEC 61508给出SIL 1~4的通用框架，但机器人领域通常不直接引用它，而是通过IEC 62061或ISO 13849落地。
| 标准 | 等级体系 | 适用对象 | ABB设计中的典型用途 |
|---|---|---|---|
| IEC 61508 | SIL 1~4 | 通用电气/电子/可编程电子安全系统 | 安全PLC、安全总线底层芯片的失效模式分析 |
| IEC 62061 | SIL 1~3 | 机械领域电气控制系统 | 安全回路SIL验证，如SafeMove的SIL 3认证 |
| ISO 13849 | PL a~e | 机械安全控制系统（含非电气） | 安全门锁、急停回路、液压夹具的PL计算 |
实际工程中，ABB安全选项通常同时声明PL d和SIL 2（或SIL 3）。例如，SafeMove2的安全功能认证为PL d、SIL 2，这意味着它既可按ISO 13849的PL d验证，也可按IEC 62061的SIL 2验证。选择哪条路径，取决于集成商的设计习惯和客户要求，但同一安全功能不能混用两种等级体系。
五、标准落地时的关键判断
面对一个具体的ABB机器人应用，标准适用性判断可按以下逻辑展开：
- 是否协作？是则叠加ISO/TS 15066；否则仅按ISO 10218执行。
- 安全功能属于哪类？电气/电子/可编程电子优先用IEC 62061（SIL）；含液压、气动、机械结构优先用ISO 13849（PL）。
- 所需等级是多少？ISO 10218-2要求PL d，协作应用可能要求PL d或PL e，需根据风险评估确定。
- 证据链是否完整？包括安全功能规格书、PL/SIL计算报告、验证测试记录、ABB安全选项认证证书。
总结来说，ABB机器人安全设计中的标准适用要求可归纳为：IEC 61508是理论基础，IEC 62061和ISO 13849是两条落地路径，ISO 10218是机器人产品的直接约束，ISO/TS 15066是协作场景的附加约束。理解它们之间的引用关系和适用边界，才能在安全功能定义、等级选择、验证证据各环节做出正确判断。