實施指南《GB11291.2 - 2013機器人與機器人裝備工業(yè)機器人的安全要求第2部分：機器人系統(tǒng)與集成》實施指南

《GB11291.2-2013機器人與機器人裝備工業(yè)機器人的安全要求第

2部分：機器人系統(tǒng)與集成》實施指南一、標準核心要點總覽（一）標準適用范圍解析本標準適用于工業(yè)機器人系統(tǒng)和工業(yè)機器人單元集成，

涵蓋從設計、制造、安裝，到運行、維護以及報廢的全

生命周期。無論是汽車制造中的大型機械臂集成系統(tǒng)，

還是電子生產(chǎn)線上的小型精密機器人單元，只要屬于工

業(yè)應用場景下的機器人系統(tǒng)集成，均受此標準約束。其

目的在于確保各類工業(yè)機器人系統(tǒng)在復雜多樣的生產(chǎn)環(huán)

境中，始終遵循統(tǒng)一的安全規(guī)范，保障人員安全與生產(chǎn)

穩(wěn)定。（二）關(guān)鍵術(shù)語深度解讀—1—1.工業(yè)機器人系統(tǒng)：并非僅指機器人本體，而是包括機器人本體、控制器、示教器，

以及與生產(chǎn)工藝相關(guān)的周邊設備，如物料輸送裝置、工裝夾具等組成的有機整體。例如在焊接機器人系統(tǒng)中，除機器人負責焊接動作外，還需配套自動送絲裝置、焊接電源以及用于固定工件的工裝夾具等，它們共同構(gòu)成完整的工業(yè)機器人系統(tǒng)。2.集成：強調(diào)將不同的設備、軟件、控制系統(tǒng)進行整

合，實現(xiàn)協(xié)同工作。以物流倉儲中的自動化分揀機器人

系統(tǒng)集成為例，不僅要將機器人與輸送線、掃碼設備等

硬件集成，還需通過軟件編程，讓各部分在邏輯上有序

配合，完成貨物從入庫、分揀到出庫的連貫流程。（三）標準整體架構(gòu)梳理—2—標準從安全要求的提出，到風險評估方法的闡述，再到具體安全防護措施的規(guī)定，形成一套嚴謹?shù)倪壿嬻w系。

開篇明確適用范圍與術(shù)語，為后續(xù)內(nèi)容奠定基礎；接著

深入分析工業(yè)機器人系統(tǒng)存在的基本危險與危險情況，

基于此提出消除和降低風險的要求；最后針對集成制造

系統(tǒng)中的工業(yè)機器人系統(tǒng)，給出專門的補充要求，各部

分層層遞進，環(huán)環(huán)相扣，為工業(yè)機器人系統(tǒng)集成的安全

實施提供全面指導。二、系統(tǒng)設計安全基礎構(gòu)建（一）機械結(jié)構(gòu)設計安全準則1.穩(wěn)定性設計要點：機器人機械結(jié)構(gòu)在各種工況下都

應保持穩(wěn)定。例如大型重載搬運機器人，其底座設計需

足夠?qū)挻笄揖哂幸欢ㄖ亓?，增加與地面的接觸面積和摩—3—擦力，防止在搬運重物時因重心偏移而傾倒。同時，關(guān)節(jié)部位的連接結(jié)構(gòu)要堅固可靠，采用高強度材料和精密

的加工工藝，確保在頻繁運動過程中不會出現(xiàn)松動，維

持整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。2.運動部件防護設計：對于機器人的活動關(guān)節(jié)、傳動

鏈條、絲杠等運動部件，必須設置有效的防護裝置。如

在關(guān)節(jié)處安裝防護套，既能防止人員意外觸碰受傷，又

能阻擋灰塵、碎屑等異物進入，影響運動精度。傳動鏈

條可采用全封閉的防護外殼，外殼材料具備一定強度和

韌性，在保證正常觀察內(nèi)部運行情況（可設置透明觀察

窗）的同時，有效避免人員肢體卷入。（二）

電氣系統(tǒng)安全設計規(guī)范—4—1.

電氣絕緣與接地設計：

電氣設備的絕緣性能至關(guān)重要。機器人控制柜內(nèi)的電氣元件、

電線電纜等都需采用

符合標準的絕緣材料，定期進行絕緣電阻檢測，確保絕

緣性能良好。同時，完善的接地系統(tǒng)不可或缺，機器人

本體、控制柜等均應可靠接地，接地電阻需滿足標準要

求，一般不大于

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歐姆。通過良好接地，可將電氣設備

漏電時產(chǎn)生的電流引入大地，避免人員觸電危險。2.

電氣控制系統(tǒng)冗余設計：為提高電氣控制系統(tǒng)的可

靠性，采用冗余設計。例如在關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)設置雙

CPU模塊，當一個

CPU

出現(xiàn)故障時，另一個可立即接管控

制任務，保證機器人系統(tǒng)持續(xù)運行。對于重要的傳感器

信號線路，也可采用冗余布線，防止因某條線路損壞導

致信號丟失，影響機器人的正常運行和安全防護功能?！?—三、全面風險評估與應對策略（一）風險評估流程詳解1.危險識別：全面排查工業(yè)機器人系統(tǒng)在運行過程中

可能產(chǎn)生的各種危險。如機械危險，包括機器人運動部

件的碰撞、擠壓、剪切等；

電氣危險，如觸電、

電氣短

路引發(fā)火災等；還有熱危險，像機器人長時間運行后電

機、控制器等部件產(chǎn)生的高溫可能造成灼傷。此外，還

要考慮環(huán)境因素帶來的危險，如潮濕環(huán)境可能影響電氣

絕緣性能，多塵環(huán)境可能導致運動部件磨損加劇等。2.風險分析：針對識別出的危險，分析其發(fā)生的可能

性和可能造成的后果嚴重程度。以機器人碰撞危險為例，

若機器人運行速度快、工作空間內(nèi)人員活動頻繁，那么

碰撞發(fā)生的可能性就高；若碰撞對象是人體要害部位，—6—可能造成骨折、

內(nèi)臟損傷等嚴重后果，根據(jù)可能性和后果嚴重程度，將風險劃分為不同等級，為后續(xù)制定應對

措施提供依據(jù)。3.風險評價：將風險分析結(jié)果與預先設定的風險可接

受標準進行對比。若風險等級高于可接受標準，則需采

取相應措施降低風險；若風險在可接受范圍內(nèi)，仍需持

續(xù)監(jiān)控，因為生產(chǎn)環(huán)境、設備狀態(tài)等因素可能發(fā)生變化，

導致風險水平改變。例如，對于一些小型、低速且操作

環(huán)境簡單的機器人系統(tǒng)，某些低等級風險可能在可接受

范圍內(nèi)，但一旦生產(chǎn)規(guī)模擴大、操作流程改變，就需重

新評估風險。（二）風險應對策略制定—7—1.風險消除措施：從源頭上消除危險。比如在設計階段，優(yōu)化機器人的工作流程，避免機器人運動軌跡與人

員活動區(qū)域交叉，徹底消除碰撞危險。或者選用本質(zhì)安

全型的電氣元件，從根本上杜絕電氣故障引發(fā)的危險。2.風險降低措施：當無法完全消除風險時，采取措施

降低風險程度。例如為機器人安裝安全光幕，當人員進

入機器人工作區(qū)域時，光幕檢測到遮擋信號，立即觸發(fā)

機器人停止運行，降低碰撞傷害的可能性。對于電氣系

統(tǒng)，安裝漏電保護裝置，一旦發(fā)生漏電，迅速切斷電源，

減輕觸電危險的后果。3.風險接受與監(jiān)控：對于經(jīng)過評估處于可接受范圍內(nèi)

的風險，要建立監(jiān)控機制。定期檢查機器人系統(tǒng)的運行

狀態(tài)，如監(jiān)測關(guān)鍵部件的溫度、振動情況，及時發(fā)現(xiàn)潛—8—在問題。同時，收集操作人員的反饋意見，若發(fā)現(xiàn)實際運行中出現(xiàn)新的危險跡象，立即重新評估風險并調(diào)整應

對策略。四、安全防護裝置的合理配置與運用（一）物理防護裝置的選擇與安裝1.安全圍欄的設置要點：安全圍欄應圍繞機器人工作

區(qū)域設置，高度一般不低于

1.5米，確保人員無法輕易

跨越。圍欄的網(wǎng)孔尺寸要合適，防止人員肢體穿過。材

質(zhì)需具備足夠強度，能承受一定外力沖擊，如采用堅固

的金屬管材和金屬網(wǎng)。圍欄的門應設置聯(lián)鎖裝置，當門

打開時，機器人立即停止運行，只有門關(guān)閉且聯(lián)鎖裝置

正常工作后，機器人才能重新啟動，有效防止人員在機

器人運行時進入危險區(qū)域?！?—2.

防護擋板的應用場景：在機器人可能產(chǎn)生飛濺物的作業(yè)場景，如打磨、切割等工序，需安裝防護擋板。防

護擋板應選用透明且抗沖擊的材料，如高強度亞克力板，

既能阻擋飛濺物對人員的傷害，又能讓操作人員觀察到

機器人的工作情況。擋板的安裝位置要精準，確保能有

效遮擋飛濺物的飛濺范圍，同時不影響機器人的正常運

行。（二）非物理防護裝置的功能實現(xiàn)1.安全光幕的原理與調(diào)試：安全光幕利用紅外感應原

理，在機器人工作區(qū)域周邊形成一道不可見的光幕。當

有物體遮擋光幕中的光線時，光幕控制器會立即檢測到，并向機器人控制系統(tǒng)發(fā)送信號，使機器人停止運行。在

安裝調(diào)試安全光幕時，要確保光幕發(fā)射器和接收器之間—10—的光路準確對齊，避免出現(xiàn)光線折射、遮擋等情況影響檢測精度。同時，根據(jù)機器人工作區(qū)域的實際形狀和尺

寸，合理設置光幕的檢測范圍，確保無檢測盲區(qū)。2.急停按鈕的布局與操作要求：急停按鈕應在機器人

操作區(qū)域周邊易于觸及的位置均勻分布，確保操作人員

在任何位置都能迅速按下。急停按鈕的設計要符合人體

工程學，操作方便，且具有明顯的標識和較大的操作面

積。當按下急停按鈕后，機器人應立即停止所有運動，

包括正在執(zhí)行的動作和驅(qū)動電機的運轉(zhuǎn)。同時，急停按

鈕需具備自鎖功能，防止誤操作復位，只有在排除故障

后，通過人工手動復位才能解除急停狀態(tài)，恢復機器人

運行。五、控制系統(tǒng)安全性能強化—11—（一）控制軟件安全設計要點1.權(quán)限管理系統(tǒng)構(gòu)建：為控制軟件設置嚴格的權(quán)限管

理機制。不同人員擁有不同的操作權(quán)限，如管理員具備

最高權(quán)限，可進行系統(tǒng)參數(shù)設置、程序修改等高級操作；

普通操作人員僅能進行機器人的啟動、停止、簡單程序

調(diào)用等基本操作。通過用戶賬號和密碼登錄系統(tǒng)，系統(tǒng)

根據(jù)賬號權(quán)限對操作進行限制，防止未經(jīng)授權(quán)的人員隨

意更改機器人控制程序，確保機器人運行的穩(wěn)定性和安

全性。2.程序安全漏洞檢測與修復：定期對機器人控制程序

進行安全漏洞檢測，采用專業(yè)的軟件檢測工具，檢查程

序是否存在緩沖區(qū)溢出、注入攻擊等安全隱患。一旦發(fā)

現(xiàn)漏洞，及時進行修復和升級。同時，建立程序版本管—12—理系統(tǒng)，記錄每次程序修改的內(nèi)容、時間和責任人，便于追溯和管理，防止因程序錯誤或被惡意篡改導致機器

人出現(xiàn)異常運行，引發(fā)安全事故。（二）硬件控制安全保障措施1.控制器硬件可靠性設計：選用質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定

的控制器硬件。控制器應具備良好的抗干擾能力，在復

雜的電磁環(huán)境中仍能正常工作。例如采用金屬屏蔽外殼，

減少外界電磁輻射對控制器內(nèi)部電路的干擾；在電路設

計上，增加濾波電路，抑制電源噪聲和信號干擾。同時，

控制器的關(guān)鍵部件如

CPU

、

內(nèi)存等要具備冗余設計，當

某個部件出現(xiàn)故障時，備用部件能及時接替工作，保證

機器人控制系統(tǒng)的不間斷運行?！?3—2.傳感器安全監(jiān)測與故障診斷：機器人系統(tǒng)中的各類傳感器，如位置傳感器、力傳感器等，對于機器人的精

確控制和安全運行至關(guān)重要。要建立傳感器安全監(jiān)測機

制，實時監(jiān)測傳感器的工作狀態(tài)，如檢測傳感器輸出信

號是否在正常范圍內(nèi)、信號傳輸是否穩(wěn)定等。一旦發(fā)現(xiàn)

傳感器故障，控制系統(tǒng)應立即啟動故障診斷程序，快速

定位故障點，并采取相應的應急措施，如切換到備用傳

感器（若有）或使機器人停止運行，防止因傳感器故障

導致機器人失控。六、人機協(xié)作場景下的特殊安全考量（一）人機協(xié)作模式分類與安全要求1.安全監(jiān)控停止模式：在此模式下，機器人與人員共

同在一個工作空間內(nèi)作業(yè)，但機器人的運行狀態(tài)受到實—14—時監(jiān)控。當人員靠近機器人一定距離時，通過傳感器檢測到人員位置信息，機器人控制系統(tǒng)立即降低運行速度

或停止運行，確保人員安全。例如在電子裝配車間，工

人與協(xié)作機器人共同進行產(chǎn)品組裝，當工人伸手靠近機

器人抓取零部件時，機器人自動減速，避免碰撞工人。

為實現(xiàn)此模式，需精確設置傳感器的檢測范圍和機器人

的減速、停止閾值，同時保證傳感器的檢測精度和可靠性。2.速度與分離監(jiān)測模式：根據(jù)人員與機器人之間的距

離動態(tài)調(diào)整機器人的運行速度。當人員遠離機器人時，機器人可高速運行，提高生產(chǎn)效率；當人員逐漸靠近時，

機器人速度逐漸降低；當人員進入危險距離范圍內(nèi)，機

器人停止運行。例如在物流倉庫中，搬運機器人與操作

人員共享工作區(qū)域，通過激光測距傳感器實時監(jiān)測人員—15—與機器人的距離，控制系統(tǒng)根據(jù)距離變化調(diào)整機器人速度。在應用此模式時，要對速度變化曲線進行合理規(guī)劃，

確保機器人速度調(diào)整平穩(wěn)，避免因速度突變對設備和人

員造成沖擊。3.功率與力限制模式：限制機器人在與人協(xié)作過程中

的輸出功率和作用力，即使機器人與人員發(fā)生接觸，也

能將傷害風險降至最低。比如在康復醫(yī)療領(lǐng)域，協(xié)作機

器人輔助患者進行康復訓練，機器人的關(guān)節(jié)電機輸出功

率和施加在患者肢體上的力都被嚴格限制在安全范圍內(nèi)。

實現(xiàn)功率與力限制，需要在機器人控制系統(tǒng)中設置精確

的力和功率控制算法，同時選用具備高精度力反饋功能

的傳感器，實時監(jiān)測機器人與人員之間的作用力，并根

據(jù)設定值進行調(diào)整?！?6—（二）人機協(xié)作安全防護技術(shù)應用1.力反饋技術(shù)在安全協(xié)作中的應用：力反饋技術(shù)使機

器人能夠感知與人員或外界物體接觸時的作用力大小。

當機器人檢測到的力超過安全閾值時，立即停止當前動

作或調(diào)整運動方向，避免對人員造成傷害。例如在協(xié)作

裝配任務中，機器人在抓取和安裝零件時，若手部與工

人的手部意外接觸，力反饋傳感器迅速檢測到異常力，

機器人控制系統(tǒng)根據(jù)反饋信號及時做出響應，防止夾傷

工人手指。力反饋技術(shù)的關(guān)鍵在于傳感器的精度和控制

系統(tǒng)對反饋信號的快速處理能力，需要不斷優(yōu)化傳感器

性能和控制算法，提高力反饋的準確性和實時性。2.視覺識別技術(shù)保障人機安全協(xié)作：利用視覺識別技

術(shù)，機器人可以實時識別工作空間內(nèi)人員的位置、姿態(tài)—17—和動作意圖。通過對人員行為的分析，預測潛在的危險情況，并提前采取相應的安全措施。例如在汽車制造車

間，協(xié)作機器人與工人協(xié)同進行汽車零部件安裝，視覺

識別系統(tǒng)實時監(jiān)測工人的操作動作，當發(fā)現(xiàn)工人的手即

將進入機器人運動軌跡時，機器人提前減速或改變運動

路徑，避免碰撞。視覺識別技術(shù)的應用需要強大的圖像

處理算法和高性能的計算設備支持，

以確保在復雜的工

業(yè)環(huán)境中快速、準確地識別人員信息。七、安裝與調(diào)試階段的安全管控（一）安裝現(xiàn)場安全管理規(guī)范1.場地規(guī)劃與安全標識設置：在機器人系統(tǒng)安裝現(xiàn)場，

合理規(guī)劃安裝區(qū)域，設置明顯的安全隔離帶，防止無關(guān)

人員進入。對安裝區(qū)域內(nèi)的危險區(qū)域，如高處作業(yè)下方、—18—電氣設備周圍等，設置醒目的安全標識，如

“禁止靠近”“注意觸電”等標識牌。同時，確保安裝現(xiàn)場的通道暢

通，便于設備搬運和人員疏散，通道寬度應符合相關(guān)安

全標準要求，一般不小于

1.5米。2.安裝人員安全培訓與資質(zhì)要求：參與機器人系統(tǒng)安

裝的人員必須經(jīng)過專門的安全培訓，熟悉安裝過程中的

安全操作規(guī)程和注意事項。安裝人員應具備相應的專業(yè)

技能和資質(zhì)，如電氣安裝人員需持有電工證，機械安裝

人員需掌握機械裝配的專業(yè)知識和技能。在安裝前，對

安裝人員進行技術(shù)交底，明確安裝任務和安全要求，確

保安裝工作安全、有序進行。（二）調(diào)試過程安全操作要點—19—1.調(diào)試前的安全檢查：在進行機器人系統(tǒng)調(diào)試前，對設備進行全面的安全檢查。檢查機械結(jié)構(gòu)是否安裝牢固，

各連接部位的螺栓是否擰緊；

電氣系統(tǒng)的接線是否正確，

絕緣性能是否良好；安全防護裝置是否安裝到位且功能

正常，如安全光幕、急停按鈕等。同時，檢查機器人的

運行環(huán)境是否符合要求，如溫度、濕度、

電磁干擾等環(huán)

境因素是否在設備允許的范圍內(nèi)。2.調(diào)試中的安全操作規(guī)范：調(diào)試過程中，嚴格按照調(diào)

試手冊的步驟進行操作。在進行機器人運動調(diào)試時，應

先采用低速運行模式，觀察機器人的運動狀態(tài)是否正常，

各關(guān)節(jié)的運動是否平穩(wěn)、無卡頓。操作人員應始終處于

安全位置，避免站在機器人運動軌跡上或可能發(fā)生危險

的區(qū)域。在對機器人控制系統(tǒng)進行參數(shù)調(diào)試時，要謹慎

操作，防止因參數(shù)設置錯誤導致機器人異常運行。若在—20—調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)異常情況，應立即按下急停按鈕，停止調(diào)試工作，排查故障原因，待故障排除后再繼續(xù)調(diào)試。八、運行與維護階段的安全保障（一）

日常運行安全管理1.操作人員安全培訓與考核：對機器人系統(tǒng)的操作人

員進行定期的安全培訓，培訓內(nèi)容包括機器人的操作方

法、安全注意事項、應急處理措施等。培訓結(jié)束后，對

操作人員進行考核，考核合格后方可