機(jī)械電氣安全 第2部分：保護(hù)人員安全的傳感器的應(yīng)用示例

ICS29.020

CCSK09

中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)性技術(shù)文件

GB/ZXXXXX—XXXX/IECTR62998-2:2020

`

機(jī)械電氣安全第2部分：保護(hù)人員安全的

傳感器的應(yīng)用示例

Electricalsafetyofmachinery-Part2:Examplesofapplicationforsafety-related

sensorsusedtoprotectpersons

(IECTR62998-2:2020,Safetyofmachinery-Part2：Examplesofapplication,IDT)

（征求意見(jiàn)稿）

在提交反饋意見(jiàn)時(shí)，請(qǐng)將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實(shí)施

GB/ZXXXXX—XXXX/IECTR62998-2:2020

目次

前言.................................................................................II

引言................................................................................III

1范圍...............................................................................1

2規(guī)范性引用文件.....................................................................1

3術(shù)語(yǔ)和定義、縮略語(yǔ).................................................................1

4移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用...................................................................1

概述...........................................................................1

郵件運(yùn)輸移動(dòng)機(jī)器人上的SRSS.....................................................2

SRSS清潔移動(dòng)機(jī)器人............................................................11

5港口物流集裝箱裝卸設(shè)備的應(yīng)用......................................................17

概述..........................................................................17

CHE的SRSS....................................................................17

參考文獻(xiàn).............................................................................26

圖1室外場(chǎng)景.........................................................................2

圖2設(shè)有2個(gè)特定安全區(qū)域的移動(dòng)機(jī)器人.................................................3

圖3將三個(gè)SRS組合成一個(gè)SRSS及其功能................................................4

圖4SRS的安裝位置和感應(yīng)區(qū)域以及SRSS的安全相關(guān)區(qū)域..................................6

圖5SRS的安裝位置和感應(yīng)區(qū)域以及SRSS的安全相關(guān)區(qū)域..................................6

圖6用于評(píng)估覆蓋間隔的測(cè)量數(shù)據(jù)示例...................................................8

圖7試驗(yàn)裝置.........................................................................9

圖8CHE應(yīng)用........................................................................17

圖9CHE的作業(yè)區(qū)域..................................................................18

圖10SRSS的結(jié)構(gòu)和安全相關(guān)功能......................................................19

圖11SRSS的安全相關(guān)區(qū)域............................................................21

圖12SRS的安裝位置和感應(yīng)區(qū)域以及SRSS的安全相關(guān)區(qū)域................................21

表1安全相關(guān)要求.....................................................................4

表2SRS的置信度信息示例.............................................................8

表3SRSS的使用信息..................................................................9

表4安全相關(guān)要求....................................................................12

表5SRSS的使用信息.................................................................15

表6安全相關(guān)要求....................................................................20

表7SRSS的環(huán)境限制.................................................................22

表8SRSS的使用信息.................................................................23

I

GB/ZXXXXX—XXXX/IECTR62998-2:2020

引言

安全相關(guān)傳感器主要用于存在人員受傷風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)械設(shè)備上。安全相關(guān)傳感器可使機(jī)器在有人處于

危險(xiǎn)狀況前回復(fù)到安全狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)人員保護(hù)。目前，傳感器行業(yè)主要使用通用功能安全標(biāo)準(zhǔn)GB/T

20438（IEC61508）系列標(biāo)準(zhǔn)，或者具體領(lǐng)域的機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)GB28526（IEC62061）標(biāo)準(zhǔn)GB/T16855（ISO

13849）系列標(biāo)準(zhǔn)作為安全相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)指南，但這些標(biāo)準(zhǔn)并未就對(duì)于在特定環(huán)境條件下如何避免設(shè)

計(jì)失敗或無(wú)法檢測(cè)指定物體，給出足夠的指導(dǎo)，可能導(dǎo)致無(wú)法承受的人員風(fēng)險(xiǎn)。本系列標(biāo)準(zhǔn)明確了傳感

器或傳感器系統(tǒng)的功能安全，規(guī)范了傳感器和傳感器系統(tǒng)的在系統(tǒng)性方面的開(kāi)發(fā)與集成的要求，填補(bǔ)了

具體傳感器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與電氣、電子和可編程電子控制系統(tǒng)的通用功能安全標(biāo)準(zhǔn)之間系統(tǒng)性能力驗(yàn)證方

面的空白，本系列標(biāo)準(zhǔn)擬由2個(gè)部分組成：

——第1部分：用于保護(hù)人員安全的傳感器。目的在于提高我國(guó)機(jī)械電氣設(shè)備的安全水平，保障相

關(guān)從業(yè)人員的人身安全，指導(dǎo)保護(hù)人員安全的傳感器的設(shè)計(jì)制造與生產(chǎn)使用過(guò)程，規(guī)范保護(hù)人員安全的

傳感器的功能、安全及試驗(yàn)要求。

——第2部分：保護(hù)人員安全的傳感器的應(yīng)用示例。目的在于為使用第1部分提供指南和應(yīng)用示例。

本文件為了第1部分的使用提供了指南和應(yīng)用示例，對(duì)第1部分的貫徹和實(shí)施有重要意義。

III

GB/ZXXXXX—XXXX/IECTR62998-2:2020

機(jī)械電氣安全第2部分：保護(hù)人員安全的傳感器的應(yīng)用示例

1范圍

本文件為GB/ZXXXX.1—XXXX的應(yīng)用提供使用指南。

提供以下示例：

——與SRS/SRSS相關(guān)的應(yīng)用；

——從應(yīng)用的角度使用SRS/SRSS信息；

——針對(duì)特定應(yīng)用將SRS融合到SRSS中；以及

——用于給定應(yīng)用的適當(dāng)使用說(shuō)明。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/ZXXXX.1—XXXX，機(jī)械電氣安全第1部分：用于保護(hù)人員的安全相關(guān)傳感器(Electricalsafety

ofmachinery-Part1：Safety-relatedsensorsusedfortheprotectionofpersons)

3術(shù)語(yǔ)和定義、縮略語(yǔ)

術(shù)語(yǔ)和定義

下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1.1

移動(dòng)機(jī)器人

能夠在自己控制下移動(dòng)的機(jī)器人。

3.1.2

機(jī)器人

在兩個(gè)或多個(gè)軸上具有一定程度自主權(quán)，可在相應(yīng)環(huán)境中執(zhí)行預(yù)期任務(wù)的可編程驅(qū)動(dòng)設(shè)備。

[來(lái)源：ISO8373:2012，2.6，有修改。]

縮略語(yǔ)

下列縮略語(yǔ)適用于本文件。

CHE:集裝箱裝卸設(shè)備(Container-handlingEquipment)

ALARP:最低合理可行(AsLowAsReasonablyPractical)

LiDAR:光探測(cè)和測(cè)距(LightDetectionAndRanging)

MOR:氣象光學(xué)視程(MeteorologicalOpticalRange)

TOF:飛行時(shí)間(TimeofFlight)

SLAM:即時(shí)定位與地圖構(gòu)建(SimultaneousLocalizationandMapping)

SRS:安全相關(guān)傳感器(Safety-relatedSensor)

SRSS:安全相關(guān)的傳感器系統(tǒng)(Safety-relatedSensorSystem)

SCS:安全相關(guān)控制系統(tǒng)(Safety-relatedControlSystem)

4移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用

概述

1

GB/ZXXXXX—XXXX/IECTR62998-2:2020

此示例涵蓋了根據(jù)GB/ZXXXX.1—XXXX的第6章，將三個(gè)SRS融合到SRSS的集成和安裝階段，以

根據(jù)預(yù)期用途的要求改善感應(yīng)區(qū)域和安全相關(guān)區(qū)域的內(nèi)容。預(yù)期用途是根據(jù)ISO13482:2014的兩種不同

類型的在訪問(wèn)受限的公共區(qū)域內(nèi)自主運(yùn)行的移動(dòng)機(jī)器人形成的，。應(yīng)當(dāng)注意到以下說(shuō)明并未基于全面的

分析，而僅是移動(dòng)機(jī)器人的示例。

注：ISO13482:2014中稱為以自主方式運(yùn)行的移動(dòng)機(jī)器人。為了簡(jiǎn)化名稱，從現(xiàn)在開(kāi)始將使用術(shù)語(yǔ)“移動(dòng)機(jī)器人”。

兩臺(tái)不同的移動(dòng)機(jī)器人被放置在某個(gè)建筑物密集的大學(xué)校園里操作以實(shí)現(xiàn)：

在大學(xué)的辦公樓之間運(yùn)輸內(nèi)部郵件，以及清洗大學(xué)的人行道。

圖1顯示了大學(xué)校園中典型的戶外人行道。出現(xiàn)或者接近SRSS安全相關(guān)區(qū)域的人會(huì)被檢測(cè)到，并

且安全相關(guān)控制系統(tǒng)應(yīng)令移動(dòng)機(jī)器人做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。

圖1室外場(chǎng)景

郵件運(yùn)輸移動(dòng)機(jī)器人上的SRSS

4.2.1預(yù)期用途

應(yīng)由集成商確定預(yù)期用途（參閱GB/ZXXXX.1—XXXX的6.2.1）。它由以下選定的示例項(xiàng)定義：

a)該移動(dòng)機(jī)器人為ISO13482:2014規(guī)定的1.1型機(jī)器人，其重量為30kg，尺寸為:500mm×500

mm×600mm；

b)移動(dòng)機(jī)器人自動(dòng)在連接大學(xué)辦公樓的人行道上進(jìn)行導(dǎo)航。機(jī)器人的路徑是根據(jù)由SLAM技術(shù)所

創(chuàng)建的地圖以及物理約束預(yù)先確定的。該地圖中包含了沿人行道固定物體（例如護(hù)欄，建筑物

墻壁，樹木等）的位置信息。通過(guò)參考該地圖，機(jī)器人可以在移動(dòng)時(shí)確定其自身的受限范圍

（ISO13482：2014，3.18.2）；

c)若移動(dòng)機(jī)器人于白天在非行車道上移動(dòng)，其中：

1)禁止輕型車輛（如自行車）進(jìn)入；

2)輪椅可以進(jìn)入；

3)如圖1所示，路面平整，某些區(qū)域的坡度最高為5度。

4)人行道上站立或行走的均為成年人和/或兒童。3歲以下的兒童被認(rèn)為是受到控制的，4歲

到10歲的兒童被認(rèn)為是由成年人陪同的。成人或許不會(huì)陪同10歲以上且未滿14歲的兒

童。就本示例而言，如果有人進(jìn)入安全區(qū)域，則其朝向移動(dòng)機(jī)器人的速度在0mm/s到800

mm/s之間。

注：在此應(yīng)用中假設(shè)不同人員的行為時(shí)，本示例中的速度偏離了ISO13855：2010的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于其他應(yīng)用程序，更快

或更慢的速度可能更加合適。在校園中，人們會(huì)被組織措施和警告信號(hào)告知，在有移動(dòng)機(jī)器人出現(xiàn)的區(qū)域內(nèi)禁

止跑步。其他特性示例在4.2.4中給出。

d)移動(dòng)機(jī)器人：

1)當(dāng)站立或行走的人進(jìn)入保護(hù)停止區(qū)域時(shí)，進(jìn)行保護(hù)性停止（見(jiàn)圖2）；

2)當(dāng)站立或行走的人進(jìn)入安全區(qū)域時(shí)，進(jìn)行降低速度(見(jiàn)圖2)；

3)最高驅(qū)動(dòng)速度可達(dá)700mm/s，其速度可通過(guò)安全相關(guān)的速度控制功能降至300mm/s；

4)能夠在0.5s內(nèi)將速度從700mm/s降低到300mm/s，再在0.2s內(nèi)將速度降低為零；

5)在白天工作。

e)運(yùn)行期間的室外環(huán)境條件：

1)降水量最高為10mm/h；

2

GB/ZXXXXX—XXXX/IECTR62998-2:2020

2)白天有光線干擾。

根據(jù)ISO13482:2014標(biāo)準(zhǔn)，移動(dòng)機(jī)器人設(shè)有兩個(gè)特定區(qū)域。移動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行保護(hù)性停止的保護(hù)停止

區(qū)，和當(dāng)檢測(cè)到與安全相關(guān)的對(duì)象時(shí)執(zhí)行與安全相關(guān)速度控制功能的保護(hù)區(qū)。根據(jù)GB/ZXXXX.1—

XXXX，將保護(hù)停止區(qū)和保護(hù)區(qū)定義為安全相關(guān)區(qū)域。

圖2設(shè)有2個(gè)特定安全區(qū)域的移動(dòng)機(jī)器人

4.2.2SRSS性能等級(jí)的確定

在所選擇的方法中，使用ISO13482:2014所規(guī)定的1.1型移動(dòng)機(jī)器人的安全功能性能等級(jí)須為符合

ISO13849-1:2015的PLb級(jí)別。安全功能包括通過(guò)SRSS啟動(dòng)的符合ISO13482:2014的保護(hù)停止功能，安

全相關(guān)的速度控制功能，避免危險(xiǎn)碰撞功能以及行駛面檢測(cè)功能。

對(duì)應(yīng)于PLb級(jí)別的SRSS所需的性能等級(jí)是GB/ZXXXX.1—XXXX中所規(guī)定的傳感器性能等級(jí)B。

4.2.3SRS使用限制和SRSS的功能

SRSS由制造商定義的三個(gè)SRS組成，如下所示(見(jiàn)圖3)。

a)SRS1：一種適用于符合ISO13849-1:2015標(biāo)準(zhǔn)最高PLb等級(jí)的可檢測(cè)到人員和其他安全相關(guān)

物體并精確測(cè)量其位置和速度的二維激光雷達(dá)系統(tǒng)。系統(tǒng)性能根據(jù)GB/ZXXXX.1—XXXX進(jìn)

行評(píng)估。感應(yīng)區(qū)域的半徑最大為7000mm，視角為270°。安全相關(guān)對(duì)象的特性檢測(cè)能力為：

最小尺寸40mm×40mm；最小物體反射率5％；最大物體速度1600mm/s。響應(yīng)時(shí)間為0.05

s。在規(guī)定的范圍內(nèi)，其可以在室內(nèi)和室外環(huán)境下使用；

b)SRS2：一種適用于符合ISO13849-1:2015標(biāo)準(zhǔn)最高PLb等級(jí)的TOF相機(jī)（新型3D圖像傳感

器），能夠使用3D成像技術(shù)檢測(cè)部分人體，道路表面和其他安全相關(guān)物體。此系統(tǒng)性能是根

據(jù)GB/ZXXXX.1—XXXX標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估。SRS2能夠在3D傳感器坐標(biāo)系內(nèi)測(cè)量對(duì)象的位置和

速度。感應(yīng)區(qū)域最大為4000mm，垂直和水平視角分別為60°和70°。安全相關(guān)對(duì)象的特性檢

測(cè)能力為：最小尺寸40mm×40mm×40mm；最小物體反射率5％;最大物體速度1600mm/s。

其可以立體區(qū)分開(kāi)鋪砌的路面和其他物體。在規(guī)定的范圍內(nèi)，其可以在室內(nèi)和室外環(huán)境下使用；

c)SRS3：與SRS1的規(guī)格相同。

3

GB/ZXXXXX—XXXX/IECTR62998-2:2020

SRSS安全相關(guān)功能1

決策信息機(jī)器人控制

在安全相關(guān)區(qū)域內(nèi)檢

置信度信息系統(tǒng)

測(cè)人員和危險(xiǎn)物品，

包含SCS

以啟動(dòng)機(jī)器人的保護(hù)

停止功能

SRS2安全相關(guān)功能

3決策信息

3D圖像傳感器在安全相關(guān)區(qū)域中檢

置信度信息

垂直60°測(cè)行駛表面的幾何形

水平70°狀，以啟動(dòng)機(jī)器人的執(zhí)行：

行駛表面檢測(cè)功能SLAM，

導(dǎo)航，

路徑控制，

安全相關(guān)功能2轉(zhuǎn)向控制，

SRS1+SRS3

SRS1檢測(cè)安全相關(guān)區(qū)域中速度控制，

的融合測(cè)量信息

2D激光雷達(dá)的人員和危險(xiǎn)物體并…

置信度信息

270°提供其位置，以啟動(dòng)

機(jī)器人的安全相關(guān)速

360°的

2D度控制功能和危險(xiǎn)避

安全相關(guān)區(qū)

碰功能

域

SRS3自動(dòng)相關(guān)信息

3D歷史數(shù)據(jù)

2D激光雷達(dá)自動(dòng)相關(guān)功能

（3D云+時(shí)間戳）

270°在SLAM機(jī)器人坐標(biāo)系

統(tǒng)中提供帶有時(shí)間戳

的3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)

圖3將三個(gè)SRS組合成一個(gè)SRSS及其功能

目標(biāo)應(yīng)用程序需要四個(gè)SRSS功能（見(jiàn)圖3）：

——安全相關(guān)功能1：當(dāng)檢測(cè)到保護(hù)停止區(qū)域中的人員和危險(xiǎn)物品時(shí)，啟動(dòng)ISO13482:2014

6.2.2.3中指定的保護(hù)性停止功能；

——安全相關(guān)功能2：檢測(cè)人員和危險(xiǎn)物體并提供符合ISO13482:2014中6.4和6.5.2.1規(guī)定的

作為安全相關(guān)信息的位置與速度信息給與安全有關(guān)的速度控制功能和/或危險(xiǎn)碰撞避免功

能；

——安全相關(guān)功能3：按照ISO13482:2014中6.5.3規(guī)定對(duì)機(jī)器人行駛表面的幾何形狀進(jìn)行檢

測(cè)。當(dāng)機(jī)器人在其移動(dòng)方向上觀察到允許移動(dòng)的地面時(shí)，機(jī)器人執(zhí)行向前移動(dòng)命令。如果機(jī)

器人需要往回移動(dòng)，則必定存在其已行進(jìn)的路面，因此不需要向回移動(dòng)檢測(cè)路面功能；

——自動(dòng)相關(guān)功能：在SLAM機(jī)器人坐標(biāo)系統(tǒng)中提供帶有時(shí)間戳的3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

4.2.4安全相關(guān)要求

SRSS安全相關(guān)要求應(yīng)由集成商根據(jù)預(yù)期用途進(jìn)行規(guī)定（參閱GB/ZXXXX.1—XXXX的6.2.1）。例

如，請(qǐng)參見(jiàn)表1中的需求定義。

表1安全相關(guān)要求

術(shù)語(yǔ)要求細(xì)節(jié)

見(jiàn)4.2.2

規(guī)定應(yīng)由性能等

SRSS性能等級(jí)B

級(jí)相同的B級(jí)SRS

集成

SRSS安全相關(guān)功能的需求率10/h

SRSS響應(yīng)時(shí)間0.1s

SRSS檢測(cè)能力例如，人員相關(guān)特性：見(jiàn)4.2.5

4

GB/ZXXXXX—XXXX/IECTR62998-2:2020

代表處于直立姿勢(shì)的4歲兒童的尺寸；

最小反射值5％；

速度800mm/s

例如，危險(xiǎn)物品特性：

代表輪椅的尺寸；

最小反射值5％；

速度800mm/s

例如，安全相關(guān)區(qū)域

2維S0=656mm和S1=1255mm的360°；

SRSS感應(yīng)區(qū)域見(jiàn)4.2.6

3維垂直和水平視角60°；其中

S0=656mm和S1=1255mm

4.2.5對(duì)象類別和物理特性

SRSS的檢測(cè)能力應(yīng)由集成商根據(jù)GB/ZXXXX.1—XXXX的6.2.3進(jìn)行規(guī)定。下面是具體示例。

所分析的對(duì)象類別有:

a)用于執(zhí)行人體檢測(cè)功能的對(duì)象；

1)3歲及以下的受監(jiān)護(hù)兒童；

2)4歲至10歲的有人陪同兒童；

3)11歲至13歲的無(wú)人陪伴兒童；

4)14歲以上的成人。

b)用于執(zhí)行危險(xiǎn)對(duì)象功能的對(duì)象；

1)輪椅

c)用于執(zhí)行自動(dòng)相關(guān)功能的對(duì)象

1)用于導(dǎo)航的地標(biāo)。

此外，只有有人陪同站立或行走的兒童特性會(huì)針對(duì)安全相關(guān)功能1和安全相關(guān)功能2進(jìn)行分析。

對(duì)于安全相關(guān)功能2，SRS2的檢測(cè)極限是4歲兒童的前臂。簡(jiǎn)化形狀約為直徑為40mm或更大，長(zhǎng)度

為200mm的圓柱體。

注1：日本4歲兒童的手寬和手長(zhǎng)的第5個(gè)百分位數(shù)分別為49mm和107mm。沒(méi)有兒童的手臂長(zhǎng)度數(shù)據(jù)。

對(duì)于安全相關(guān)功能1，將4歲兒童的下肢作為最小識(shí)別尺寸。簡(jiǎn)化形狀約為直徑為50mm的圓柱體，

對(duì)應(yīng)SRS1和SRS3的安裝高度。

注2：周長(zhǎng)的第5個(gè)百分位數(shù)是根據(jù)日本兒童的小腿和腳踝測(cè)量數(shù)據(jù)估算得出的[3]。

對(duì)于由SRSS的SRS2執(zhí)行的安全相關(guān)功能3，待測(cè)的行駛面須是連續(xù)平坦表面或平滑曲面，其在機(jī)器

人前方的坡度為5°或更小。

注3：SRS1可能在斜坡入口處將路面檢測(cè)為危險(xiǎn)物體?？梢圆扇∑渌胧﹣?lái)防止移動(dòng)機(jī)器人永久停止。

在每個(gè)SRS通用的波長(zhǎng)下，用于代表受雇人員，危險(xiǎn)物體和行進(jìn)表面的最小漫反射率被認(rèn)為是5%或

更高。

注4：遵循最低合理可行原則，PLb等級(jí)的安全功能最小反射率值為5％。在安全和自動(dòng)應(yīng)用中，許多標(biāo)準(zhǔn)LiDAR傳感

器將最小反射率值規(guī)定為10％，而對(duì)于在自動(dòng)引導(dǎo)車輛上使用傳感器進(jìn)行人員檢測(cè)，則要求最小反射率值為

6%，配備符合B56.5：2012。通常情況下，在使用說(shuō)明中，移動(dòng)機(jī)器人可能需要在應(yīng)用程序中進(jìn)行額外的驗(yàn)證，

以用于檢測(cè)使用過(guò)的物體特性或規(guī)定的性能（例如物體的速度或最小反射值）是否合適。針對(duì)許多人所關(guān)注的

在機(jī)械設(shè)備中使用傳感器進(jìn)行人身保護(hù)的情況，在此專門討論了最小反射率值。需要考慮到，SRS的檢測(cè)能力

通常是基于不同特性的組合，而不是基于確定性分析的單個(gè)特性。例如，低反射值和小尺寸物體以及最大假定

速度的組合被認(rèn)為出現(xiàn)的概率是極低的。在考慮其概率分布的情況下，實(shí)際應(yīng)用和特性組合是SRS和SRS應(yīng)用中

所面臨的一個(gè)越來(lái)越大的挑戰(zhàn)。

在白天向移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)的人員速度被認(rèn)為800mm/s。

注5：在大學(xué)中行動(dòng)的人員會(huì)被告知移動(dòng)機(jī)器人正在工作中，并應(yīng)與移動(dòng)機(jī)器人保持一定距離。

5

GB/ZXXXXX—XXXX/IECTR62998-2:2020

對(duì)于SRSS的自動(dòng)相關(guān)功能，在SRSS感應(yīng)區(qū)域內(nèi)，移動(dòng)機(jī)器人行走路徑上代表可靠的固定地標(biāo)的所

有對(duì)象將在運(yùn)行開(kāi)始期間進(jìn)行識(shí)別。

4.2.6感應(yīng)區(qū)域

SRSS感應(yīng)區(qū)域應(yīng)由集成商根據(jù)GB/ZXXXX.1—XXXX的6.2.4進(jìn)行規(guī)定。

圖4和圖5顯示了每個(gè)SRS的安裝位置和感應(yīng)區(qū)域，以及融合后所得SRSS的改進(jìn)安全相關(guān)區(qū)域。

SRS1和SRS3分別水平安裝在機(jī)器人的左前方和右后方，距地面高度為200mm。通過(guò)將SRS1和SRS3

安裝到機(jī)器人的相對(duì)角上，可以無(wú)盲點(diǎn)觀察到機(jī)器人的整個(gè)四周。

SRS2安裝在機(jī)器人正面的中心，高度為400mm，其用于測(cè)量機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向。它可以實(shí)現(xiàn)在SRS1

的檢測(cè)平面上方檢測(cè)安全相關(guān)對(duì)象，并執(zhí)行行駛面檢測(cè)功能。

使用前，請(qǐng)使用專用的校準(zhǔn)工具對(duì)SRS的安裝位置進(jìn)行校準(zhǔn)。

示例性頂視圖

圖4SRS的安裝位置和感應(yīng)區(qū)域以及SRSS的安全相關(guān)區(qū)域

未對(duì)應(yīng)頂視圖的示例性側(cè)視圖

圖5SRS的安裝位置和感應(yīng)區(qū)域以及SRSS的安全相關(guān)區(qū)域

SRSS的安全相關(guān)區(qū)域?qū)?yīng)于機(jī)器人的保護(hù)停止區(qū)和保護(hù)區(qū)。它們分別由距機(jī)器人外表面的距離S0

和S1定義，如圖4所示。

注1：這與ISO13482:2014中的資料性附錄C不符，后者引用了機(jī)器人的中心點(diǎn)，而不是機(jī)器人的外表面，為了避免

本文件假定造成的典型混淆，計(jì)算是基于ISO13855:2010中的概念，參見(jiàn)ISO13482:2014的5.10.8.3。ISO

13855:2010的概念是根據(jù)假定的、詳盡的、針對(duì)特定應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行調(diào)整的。根據(jù)ISO13855:2010進(jìn)行

6

GB/ZXXXXX—XXXX/IECTR62998-2:2020

的現(xiàn)有計(jì)算似乎經(jīng)常是只考慮如PLd這樣的“高”性能類（對(duì)應(yīng)SIL2）和不考慮上下文的參數(shù)（例如不考慮運(yùn)

動(dòng)方向的速度指標(biāo)，達(dá)到危險(xiǎn)點(diǎn)時(shí)停止危險(xiǎn)運(yùn)動(dòng)或在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中人員彎腰的情況）。

S0是移動(dòng)機(jī)器人與安全相關(guān)物體之間的最小距離。它是根據(jù)ISO13855:2010的概念計(jì)算得出的，并

且根據(jù)ISO12100進(jìn)行以下特定風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：

=×++=+×(+)+300+························(1)

式中：????0?????????????????????r?stop????obj?????SRSS????r????????????

其中Vr-stop代表啟動(dòng)保護(hù)停止時(shí)機(jī)器人的最大速度，Vobj代表物體的接近速度，TSRSS和Tr分別代表

SRSS和機(jī)器人的響應(yīng)時(shí)間，M為根據(jù)4.2.8規(guī)定的測(cè)量不確定度，它可以是測(cè)量距離周圍的覆蓋間隔的

一半值（有關(guān)值見(jiàn)本文件表2）。

距離C是以mm為單位的額外距離，根據(jù)ISO13855:2010的概念，其基于在防護(hù)設(shè)備啟動(dòng)前進(jìn)入危險(xiǎn)

區(qū)域的情況得出。C的值是對(duì)下肢潛在危害進(jìn)行分析的結(jié)果。對(duì)于上肢，由于移動(dòng)機(jī)器人的特性，不會(huì)

對(duì)人體造成明顯的危害。

注2：如果存在有必要情況，則在計(jì)算S0時(shí)可以考慮額外的停止距離。

S1定義了在啟動(dòng)安全限速功能時(shí)，以最大速度Vr-reduce移動(dòng)的機(jī)器人將速度降低至Vr-stop的保護(hù)區(qū)域距

離。計(jì)算公式如下：

=+×(+)++············································(2)

式中：????1???????????????????????????????????????????????????????SRSS????r????????

SRSS感應(yīng)區(qū)域的安全相關(guān)區(qū)域依照如下確定：

S0=(300mm/s+800mm/s)×(0.1s+0.2s)+300mm+26mm=656mm

S1=(700mm/s+800mm/s)×(0.1s+0.5s)+300mm+55mm=1255mm

SRSS的自動(dòng)相關(guān)區(qū)域是SRS感應(yīng)區(qū)域的并集。

4.2.7環(huán)境影響下的可靠性

SRSS集成商應(yīng)指定所有相關(guān)環(huán)境影響的限制（參閱GB/ZXXXX.1—XXXX的6.2.5）。

在下文中，集成商驗(yàn)證了在4.2.1規(guī)定的降水和直射陽(yáng)光的環(huán)境影響限制下，移動(dòng)機(jī)器人沒(méi)有發(fā)生危

險(xiǎn)事故并且可以正常運(yùn)行。

注：GB/ZXXXX.1—XXXX的附錄F提供了有關(guān)符合IEC60721系列標(biāo)準(zhǔn)的影響和環(huán)境使用等級(jí)的進(jìn)一步信息。

4.2.8安全相關(guān)信息

SRSS集成商應(yīng)指定在SRSS處理單元中執(zhí)行的邏輯功能，并應(yīng)指定SRSS提供的安全相關(guān)信息（參閱

GB/ZXXXX.1—XXXX的6.2.6）。在以下段落中給出了安全相關(guān)信息的示例。

SRSS提供作為輸出信號(hào)的安全相關(guān)信息。SRSS的安全相關(guān)信息（見(jiàn)圖3）包括：

——安全相關(guān)功能1相關(guān)的決策信息，二進(jìn)制；

——安全相關(guān)功能3相關(guān)的決策信息，二進(jìn)制；

——安全相關(guān)功能2相關(guān)的測(cè)量信息，n元關(guān)系；

——所有安全相關(guān)功能的置信度信息，n元關(guān)系。

SRSS輸出功能的自動(dòng)相關(guān)信息包括：

——SLAM的點(diǎn)云，n元關(guān)系。

在制造商規(guī)定的使用信息中所提供的置信度信息如下。

對(duì)于每個(gè)SRS，規(guī)定的SRS性能等級(jí)為B。SRSS所要求的性能等級(jí)也為B。

規(guī)定的覆蓋概率或決策概率為1×10-6。按照GB/ZXXXX.1—XXXX中公式(1)的規(guī)定確定如下:

覆蓋概率或決策概率>1×（對(duì)應(yīng)于SRS/SRSS性能等級(jí)B的PFH（點(diǎn)特征直方圖）上限）/（應(yīng)用具體

需求率）=1×10-5/10=1×10-6。

制造商根據(jù)檢測(cè)距離提供每個(gè)SRS的置信度信息結(jié)果。覆蓋間隔的值由SRS的不確定性統(tǒng)計(jì)確定。

除了制造商提供的使用信息外，集成商還應(yīng)根據(jù)圖6執(zhí)行自己的測(cè)量。測(cè)試是在3m處使用一塊反射

率約為5%的測(cè)試片進(jìn)行的。通過(guò)測(cè)量SRS1，SRS3和SRS2的不確定度獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，在4m距離

處標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為76.29mm（SRS1和3）和48.24mm（SRS2）。

7

GB/ZXXXXX—XXXX/IECTR62998-2:2020

由于對(duì)應(yīng)于覆蓋概率1-10-6的覆蓋區(qū)間被計(jì)算為2×4.89σ，假設(shè)SRS1和SRS2分別將此LiDAR和TOF

相機(jī)作為傳感器單元，SRS1在3m距離處的覆蓋區(qū)間為2×4.89×76.29=746.10mm（±373.05mm），而

SRS2在4m處的覆蓋間隔為2×4.89×48.24=471.75mm（±235.88mm）。這些值低于SRS制造商所聲明的

數(shù)值。對(duì)于5.2.6中的計(jì)算，集成商決定使用表2中所述的方法。

表2SRS的置信度信息示例

距離SRS1/3的覆蓋間隔SRS2的覆蓋間隔

覆蓋率

mmmmm

11-10-651.6762.89

21-10-653.43110.60

31-10-657.37232.46

41-10-672.08471.75

51-10-677.06-

61-10-6106.17-

71-10-6746.10-

注：為了計(jì)算公式（1）和（2）中的M，可以在假設(shè)正態(tài)分布的條件下，使用表2的一半值。

圖6用于評(píng)估覆蓋間隔的測(cè)量數(shù)據(jù)示例

4.2.9驗(yàn)證與確認(rèn)

SRSS集成商應(yīng)根據(jù)GB/ZXXXX.1—XXXX的6.2.3、6.2.4和6.2.7對(duì)SRSS核實(shí)查證和/或確認(rèn)生

效。

下面以安全相關(guān)功能1和2的正常運(yùn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)試為例，對(duì)SRSS進(jìn)行了驗(yàn)證。

正常運(yùn)行測(cè)試的試驗(yàn)裝置如下：

按照制造商的定義，將SRS1，SRS2和SRS3用支架安裝在機(jī)器人的預(yù)定位置上；

將4.2.6中所描述的安全區(qū)域確定為S0=656mm和S1=1255mm;

8

GB/ZXXXXX—XXXX/IECTR62998-2:2020

如4.2.5中所述，選擇直徑為40mm，高度為200mm，表面反射率為5％的黑色圓柱體代表具有兒

童特性的安全相關(guān)物體測(cè)試件。

圖7展示了試驗(yàn)裝置的示例。線性滑塊放置在與SRSS的保護(hù)停止區(qū)和/或保護(hù)區(qū)相交的位置。

頂視圖

圖7試驗(yàn)裝置

測(cè)試步驟如下：

a)啟動(dòng)SRSS；

b)構(gòu)建地圖以注冊(cè)測(cè)試設(shè)備，例如線性滑塊；

c)將測(cè)試件放在線性滑塊上；

d)開(kāi)始移動(dòng)滑塊，讓測(cè)試件以最大相對(duì)速度進(jìn)入安全相關(guān)區(qū)域；

e)記錄帶有時(shí)間戳的SRSS安全相關(guān)信息和線性滑塊的運(yùn)動(dòng)情況；

f)關(guān)閉SRSS；。

g)改變線性滑塊的相對(duì)位置，并至少重復(fù)從機(jī)器人的前，左，右，后方接近測(cè)試件位置的操作，

試驗(yàn)要涵蓋不同SRS的所有視野范圍以及測(cè)試件的各個(gè)相關(guān)速度；

h)分析記錄的安全相關(guān)信息和滑塊運(yùn)動(dòng)情況；

在集成商的進(jìn)一步驗(yàn)證過(guò)程中，應(yīng)確保在每個(gè)SRS的制造商定義的使用范圍內(nèi)使用SRSS。

4.2.10SRSS的使用信息

本條款描述了符合GB/ZXXXX.1—XXXX的6.2.2使用限制文件。表3展示了有關(guān)SRSS使用信息中記

錄的SRSS使用限制示例。

表3SRSS的使用信息

GB/ZXXXX.1—

提供的使用信息概述SRSS的使用信息

XXXX的條款

供應(yīng)商應(yīng)說(shuō)明SRS/SRSS的SRSS性能等級(jí)按GB/ZXXXX.1—

性能等級(jí)和安全性能等級(jí)XXXX規(guī)定為B，符合按ISO

4.3

(PL、SIL或SILCL)及參考13849-1:2015規(guī)定的安全性能等

標(biāo)準(zhǔn)。級(jí)PLb。

9

GB/ZXXXXX—XXXX/IECTR62998-2:2020

安全相關(guān)功能1：當(dāng)檢測(cè)到保護(hù)停

止區(qū)域中的人員和危險(xiǎn)物品時(shí)，啟

動(dòng)ISO13482:20146.2.2.3中指

定的保護(hù)性停止功能。

安全相關(guān)功能2：檢測(cè)人員和危險(xiǎn)

物體并提供符合ISO13482:2014、

6.4和6.5.2.1規(guī)定的作為安全相

關(guān)信息的位置與速度信息給與安

全有關(guān)的速度控制功能和/或危險(xiǎn)

制造商應(yīng)根據(jù)GB/Z碰撞避免功能。

5.2XXXX.1—XXXX表2的一安全相關(guān)功能3：按照ISO13482：

般描述來(lái)定義SRSS的功能。2014，6.5.3中規(guī)定對(duì)機(jī)器人行走

表面的幾何形狀進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)機(jī)器

人在其移動(dòng)方向上觀察到允許移

動(dòng)的地面時(shí)，機(jī)器人執(zhí)行向前移動(dòng)

命令。如果機(jī)器人需要往回移動(dòng)，

則必定存在其已行進(jìn)的路面，因此

不需要向回移動(dòng)檢測(cè)路面功能。

自動(dòng)相關(guān)功能：在SLAM機(jī)器人坐

標(biāo)系統(tǒng)中提供帶有時(shí)間戳的3D點(diǎn)

云數(shù)據(jù)。

由作為SRSS一部分的SRS1和SRS3

實(shí)現(xiàn)。最大尺寸的半徑為7000mm，

水平視角為360°，垂直視角為

如果適用，供應(yīng)商應(yīng)提供有0.5°。

5.5

關(guān)感應(yīng)區(qū)域的信息。由作為SRSS一部分的SRS2實(shí)現(xiàn)。

最大尺寸的半徑為4000mm，垂直視

角為60°，水平視角為70°。

細(xì)節(jié)詳見(jiàn)圖4。

安全相關(guān)區(qū)域“S0”：

5.6安全相關(guān)區(qū)域規(guī)范

對(duì)應(yīng)于移動(dòng)機(jī)器人的保護(hù)停止區(qū)

10

GB/ZXXXXX—XXXX/IECTR62998-2:2020

域；用于執(zhí)行SRSS的安全相關(guān)功

能1，且是2維的S0=656mm是360°

的；距地面200mm。

安全相關(guān)區(qū)域“S1”：

對(duì)應(yīng)于移動(dòng)機(jī)器人的保護(hù)區(qū)域；用

于執(zhí)行SRSS的安全相關(guān)功能2，是

3維的；垂直、水平視角為60°;

S1=1255mm;距地面400mm,且是2維

的;S1=11255mm是360°的;距地面

200mm。

細(xì)節(jié)詳見(jiàn)圖4。

SRSS的自動(dòng)相關(guān)區(qū)域是SRS感應(yīng)

5.7自動(dòng)區(qū)域規(guī)范（如果適用）。

區(qū)域的并集。

注：作為示例，僅使用了GB/ZXXXX.1—XXXX表7的第1至5行。

SRSS清潔移動(dòng)機(jī)器人

4.3.1預(yù)期用途

應(yīng)由集成商確定預(yù)期用途（參閱GB/ZXXXX.1—XXXX的6.2.1）。預(yù)定用途由以下選定的示例項(xiàng)定

義：

a)該移動(dòng)機(jī)器人為ISO13482：2014中規(guī)定的1.2型機(jī)器人，其重量為100kg，尺寸

為:800mm×800mm×1000mm；

注1：根據(jù)ISO13482:2014，1.2型機(jī)器人被定義為大型的或輕型的或快速型的，或帶有機(jī)械手的。

b)移動(dòng)機(jī)器人在連接大學(xué)辦公樓的人行道上自動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)航。機(jī)器人的路徑是根據(jù)由SLAM技術(shù)[1]

以及物理約束所創(chuàng)建的地圖預(yù)先確定的。該地圖中包含了沿人行道固定物體（例如護(hù)欄，建筑

物墻壁，樹木等）的位置信息。通過(guò)參考該地圖，機(jī)器人可以在移動(dòng)時(shí)確定其自身的受限范圍

（ISO13482:2014，3.18.2）；

c)移動(dòng)機(jī)器人于夜間在非行車道上移動(dòng)，其中：

1)校園從凌晨2點(diǎn)至凌晨5點(diǎn)不對(duì)公眾開(kāi)放，并且將在凌晨2點(diǎn)至凌晨4點(diǎn)進(jìn)行夜間清潔，

此時(shí)只有服務(wù)人員在場(chǎng)；

2)如圖1所示，路面平整，某些區(qū)域的坡度最高為5°。

注2：在樓梯上機(jī)器人的移動(dòng)假定被可靠的SLAM技術(shù)所控制。該機(jī)器人不適用于與人行橫道相交的普通人行道，其也

不會(huì)沿著有通向不同樓層向下臺(tái)階的交叉路口車道行進(jìn)。

3)在人行道上站立或行走的是被告知的超過(guò)18歲的成年人，如果他們進(jìn)入移動(dòng)機(jī)器人的安

全區(qū)，移動(dòng)速度在0mm/s到1600mm/s之間。

注3：進(jìn)一步信息在4.3.4中給出。

d)移動(dòng)機(jī)器人：

1)當(dāng)站立或行走的人進(jìn)入保護(hù)停止區(qū)域時(shí)，進(jìn)行保護(hù)性停止（見(jiàn)圖2）；

2)當(dāng)站立或行走的人進(jìn)入安全區(qū)域時(shí)，進(jìn)行降低速度(見(jiàn)圖2)；

3)驅(qū)動(dòng)速度最高可達(dá)到700mm/s，可通過(guò)安全相關(guān)的速度控制功能降至300mm/s；

4)能夠在0.6s內(nèi)將速度從700mm/s降低到300mm/s，再在0.3s內(nèi)將速度降低為零。

11

GB/ZXXXXX—XXXX/IECTR62998-2:2020

e)運(yùn)行期間的室外環(huán)境條件：

1)降水量最高為10mm/h；

2)夜間在校園內(nèi)有光干擾。

4.3.2SRSS性能等級(jí)的確定

在所選擇的方法中，使用ISO13482:2014所規(guī)定的1.2型移動(dòng)機(jī)器人的安全功能性能等級(jí)須為符合

ISO13849-1:2015的PLd級(jí)別。安全功能包括通過(guò)SRSS啟動(dòng)的保護(hù)停止功能，安全相關(guān)的速度控制功能，

避免危險(xiǎn)碰撞功能以及行駛面檢測(cè)功能。

對(duì)應(yīng)于SRSS所需的性能等級(jí)PLd的是GB/ZXXXX.1—XXXX中所規(guī)定的傳感器性能等級(jí)D。

4.3.3SRS使用限制和SRSS功能

SRSS由制造商定義的三個(gè)SRS組成，如下所示(見(jiàn)圖3)。

a)SRS1：一種適用于符合ISO13849-1:2015標(biāo)準(zhǔn)最高PLd等級(jí)的二維激光雷達(dá)；其符合