robot 機器人

在歐洲方面，最重要者為瑞士之ISO安全標準。

在ISO 10218工業機器人安全標準中，對於機器人系統之安全功能則定義為至少應包含下面數項：

運動範圍之限制。

由於安全要求的不斷提高，已是世界的趨勢與潮流，各先進工業國家都訂有機器人安全防護之國家標準，如日本JIS，美國國家標準ANSI，西德 VDI-2853，以及國際標準組織ISO等。 我國 CNS 國家標準則沿用內政部於民國76年頒佈工業用機器人危害預防標準。

近年來，政府與民間為提昇國家整體之競爭力，不斷推行各種產業標準化與驗證之工作，例如國內外正積極推廣之ISO 9000或ISO 14000系列之國際標準認證等。我國在積極爭取加入世界貿易組織 (WTO) 之際，更應在產業自動化方面，加強機器人安全防護之功能，及其標準化與認證之工作，並具有世界觀與宏觀之視野，以期能達到維護勞工安全、增進國家競爭力之目的。

縱觀國內外之機器人安全防護標準與法規，我們可以從中發現一些重要之共通特性，如緊急停止裝置之必要性、安全監控系統之重要性、教導或測試模式之危險性、感應器與中央監控系統之整合性等。根據這些標準或是法規，我們可以發現這些機器人安全防護系統之發展需求，從而研發出一套能適用於一般工業界的安全防護系統，使未來工業界能逐步接受相關之安全防護技術轉移與標準化驗證，不但可維護人員之安全，更可節省成本，晉身於具世界先進標準國家之林，提昇產業之國際競爭能力。

當人們因操作、程式設計、或是維修等原因接近機器人的工作區域之內，則可能冒著未知的危險進入。尤其是一般工作人員，必須在機器人附近二十至三十公分的地方操作，因此，危險性是很高的。當系統發生故障、或是操作不當時，相關人員很可能因為無法有足夠的時間反應，去觸碰緊急停止開關，甚至可能連釋放死人開關都來不及，意外就發生了。因此，許多工業界人士及學者均對機器人的安全速度應為多少感到關切。

經統計，發現人在察覺狀況後，作任何一個簡單的動作約需0.3至1秒的反應時間。換言之，當人察覺機器人有狀況後按下停止開關約時0.3至1秒。一份1990年的研究報告[12]指出，將機器人在發生問題至完成按下停止開關的時間內所移動的距離稱為I害距離?Overrun Distance)。侵害距離小於10公分者為w全區F侵害距離在10至20公分者為i能碰撞區F若侵害距離在30公分以上，則算是M險區C這三區與機器人移動速度、及觸碰開關的一秒內時間之關係圖如下圖所示。

近年來安全要求的不斷提高，已是不可抵擋的趨勢與潮流。在各先進工業國家都訂有機器人安全防護之國家標準，如日本JIS（分類號 B8433)，美國國家標準 ANSI/RIA(分類號 R15.06)，西德 VDI-2853以及國際標準組織 ISO/DP。 我國 CNS 國家標準沿用內政部於民國76年頒佈工業用機器人危害預防標準，由於機器人科技進步快速，一般業者對於機器人的引進往往只注意是否達到功效，對於相關之安全防護措施不是忽略了就是未具這方面的知識，使得國內機器人安全防護措施並未確實的落實施行。

一般安全防護系統所界定之防護區域與等級各有不同，機器人安全操作範圍之分區方式有很多種。依據一般最常見之定義，以不同的安全威脅程度而言，則可區分為三個等級：等級一(level I)之安全防護、等級二(level II)之安全防護、與等級三(level III)之安全防護。

所謂主動式機器人安全防護係以動態範圍的等級三防護為主要訴求，在產業界實際應用時，可配合適當之感應器實行等級一與等級二之安全防護，提供警告訊號與減速等靜態防護，結合為一完整之機器人安全防護系統。

最大操作區域(Max Envelope)：此為等級一(level I)之安全防護，為機器人機械特性最大可能之運動範圍，亦為開始接近機器人的區域，在此區域周圍宜有柵欄或其他阻擋物以管制人員之出入。當有人員進入此區域時，聲響及視覺警告應當產生，以達到早期預警之目標。

傳統的機器人安全防護方式，其最簡便的一種即是遠端監控法。此種監控方法係以CCD視覺感應器所傳至遠端之影像來做為機器人防護之依據。這種視覺感應器是一種可以由圖形中確認並量測之照像系統。當這種視覺感應器用於安全目的時，可以偵測圖形中人或物之改變。

當影像由視覺感應器傳至監控的遠端時，最傳統的方式便是以人工的方式來判斷是否應發揮緊急停止機能。比較進步的技術則是利用自動監控系統，將CCD影像感測器傳回的資料解碼、轉換，再傳送至電腦，達成危害防護措施，如下圖，傳統式遠端監控所示。當圖形中之改變夠大時，電腦便可假定有人進入機器人工作區中，進而立刻採取防護措施。然而這種電腦自動判別方式卻無法應用於有移動機器進入畫面時。因為此種情形需要電腦判斷為人員入侵或是機器運作，而這對電腦而言，是很困難且很耗時的，因為機器人運動空間範圍不定，動作迅速，如此複雜之3D即時影像資料，需要高速且複雜的運算處理單元以判定是否發生危害，這對一般電腦而言，是很困難的。

機器人之安全措施目前可大致分類為緊急停止裝置、感應器警告、互鎖裝置、以及遠端監控等。由於此類傳統式安全措施以行之有年，為穩定之安全防護系統，其適用範圍則以第一、二級防護區域之靜態方式為主，但卻為機器人安全防護所需之機礎系統。

機器人在生產自動化過程中，扮演重要角色，由於機器人應用範圍日益增加，其安全性益加顯得重要。機器人意外事故的發生，可歸納區分為數類，如下圖機器人意外事故發生原因所示。而事故發生的原因，不外乎人為疏失、控制錯誤、異物入侵以及機械故障。機器人安全防護措施最早可追溯至 1980年代初，國際安全技術協會〔NIST〕，將安全防護措施制定區隔為三個等級。等級一：使用安全阻擋裝置防止侵入工作區域邊界。等級二：使用壓力墊感測、微波或紅外線感測裝置，確保工作區域內之安全防護措施。等級三：使用超音波感測或電容式感測器，避免異常碰撞之緊急停止裝置。

機器人之應用範圍極為廣泛，舉凡一般之生產製造乃至於最先進之太空探測皆扮演重要之角色。在此列舉數項機器人之基本應用範疇如下：

工業用機器人：包括工廠所需之焊接、切削、裝配、運輸，以及各種加工等重覆性、危險性均高之粗重工作，皆可以機器人代勞。對於重覆性高的工作，一般是以固定順序之控制來執行，在大型工廠中，更同時以多組機器人共同分配執行有關之工作。
土木建設用機器人：土木建設為高危害度之工作，其中如混凝土噴塗、鋼筋配置、清洗、鏟土等工作均適合以機器人執行。但是此方面工作性質因設計獨特性高，較缺乏高度之重覆性，因此較適合非固定順序型之機器人。
農業用機器人：可用於果實摘採、農藥噴灑，或是植物種植等，以取代傳統人力。

機器人可依據位置座標、速度、末端效應器之抓取姿勢等命令，透過記憶裝置，執行固定或非固定之程序控制。機器人機構中，最基本者為各致動器，透過連桿與齒輪組可執行控制次系統(控制器)所下達之各種命令。致動器可為油、氣壓，或是電動馬達等。目前產業界機器人仍以DC或AC電動馬達為主要之致動器。電動馬達可為步進或伺服馬達，操作者可透過教導盒或是主電腦下達機器人相對於世界座標(World Coordinate)之控制指令，以完成所需之各種基本控制，或智慧型規劃動作等。機器人亦可具觸覺或視覺感應器，透過感應器界面以執行精確之控制程序或所需之安全防護機能。

機器人之致動原理與界面如下圖所示。