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文檔簡介
ICS29.020
CCSK09
中華人民共和國國家標(biāo)準化指導(dǎo)性技術(shù)文件
GB/ZXXXXX—XXXX/IECTR62998-2:2020
`
機械電氣安全第2部分:保護人員安全的
傳感器的應(yīng)用示例
Electricalsafetyofmachinery-Part2:Examplesofapplicationforsafety-related
sensorsusedtoprotectpersons
(IECTR62998-2:2020,Safetyofmachinery-Part2:Examplesofapplication,IDT)
(征求意見稿)
在提交反饋意見時,請將您知道的相關(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)語和定義、縮略語.................................................................1
4移動機器人的應(yīng)用...................................................................1
概述...........................................................................1
郵件運輸移動機器人上的SRSS.....................................................2
SRSS清潔移動機器人............................................................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.............................................................................26
圖1室外場景.........................................................................2
圖2設(shè)有2個特定安全區(qū)域的移動機器人.................................................3
圖3將三個SRS組合成一個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用于評估覆蓋間隔的測量數(shù)據(jù)示例...................................................8
圖7試驗裝置.........................................................................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)險的機械設(shè)備上。安全相關(guān)傳感器可使機器在有人處于
危險狀況前回復(fù)到安全狀態(tài),從而實現(xiàn)人員保護。目前,傳感器行業(yè)主要使用通用功能安全標(biāo)準GB/T
20438(IEC61508)系列標(biāo)準,或者具體領(lǐng)域的機械標(biāo)準GB28526(IEC62061)標(biāo)準GB/T16855(ISO
13849)系列標(biāo)準作為安全相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計指南,但這些標(biāo)準并未就對于在特定環(huán)境條件下如何避免設(shè)
計失敗或無法檢測指定物體,給出足夠的指導(dǎo),可能導(dǎo)致無法承受的人員風(fēng)險。本系列標(biāo)準明確了傳感
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)性方面的開發(fā)與集成的要求,填補了
具體傳感器設(shè)計標(biāo)準與電氣、電子和可編程電子控制系統(tǒng)的通用功能安全標(biāo)準之間系統(tǒng)性能力驗證方
面的空白,本系列標(biāo)準擬由2個部分組成:
——第1部分:用于保護人員安全的傳感器。目的在于提高我國機械電氣設(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)保護人員安全的傳感器的設(shè)計制造與生產(chǎn)使用過程,規(guī)范保護人員安全的
傳感器的功能、安全及試驗要求。
——第2部分:保護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,對第1部分的貫徹和實施有重要意義。
III
GB/ZXXXXX—XXXX/IECTR62998-2:2020
機械電氣安全第2部分:保護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)使用說明。
2規(guī)范性引用文件
下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(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,機械電氣安全第1部分:用于保護人員的安全相關(guān)傳感器(Electricalsafety
ofmachinery-Part1:Safety-relatedsensorsusedfortheprotectionofpersons)
3術(shù)語和定義、縮略語
術(shù)語和定義
下列術(shù)語和定義適用于本文件。
3.1.1
移動機器人
能夠在自己控制下移動的機器人。
3.1.2
機器人
在兩個或多個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)動設(shè)備。
[來源:ISO8373:2012,2.6,有修改。]
縮略語
下列縮略語適用于本文件。
CHE:集裝箱裝卸設(shè)備(Container-handlingEquipment)
ALARP:最低合理可行(AsLowAsReasonablyPractical)
LiDAR:光探測和測距(LightDetectionAndRanging)
MOR:氣象光學(xué)視程(MeteorologicalOpticalRange)
TOF:飛行時間(TimeofFlight)
SLAM:即時定位與地圖構(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移動機器人的應(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
類型的在訪問受限的公共區(qū)域內(nèi)自主運行的移動機器人形成的,。應(yīng)當(dāng)注意到以下說明并未基于全面的
分析,而僅是移動機器人的示例。
注:ISO13482:2014中稱為以自主方式運行的移動機器人。為了簡化名稱,從現(xiàn)在開始將使用術(shù)語“移動機器人”。
兩臺不同的移動機器人被放置在某個建筑物密集的大學(xué)校園里操作以實現(xiàn):
在大學(xué)的辦公樓之間運輸內(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)域的人會被檢測到,并
且安全相關(guān)控制系統(tǒng)應(yīng)令移動機器人做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。
圖1室外場景
郵件運輸移動機器人上的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定義:
a)該移動機器人為ISO13482:2014規(guī)定的1.1型機器人,其重量為30kg,尺寸為:500mm×500
mm×600mm;
b)移動機器人自動在連接大學(xué)辦公樓的人行道上進行導(dǎo)航。機器人的路徑是根據(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(例如護欄,建筑物
墻壁,樹木等)的位置信息。通過參考該地圖,機器人可以在移動時確定其自身的受限范圍
(ISO13482:2014,3.18.2);
c)若移動機器人于白天在非行車道上移動,其中:
1)禁止輕型車輛(如自行車)進入;
2)輪椅可以進入;
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歲以下的兒童被認為是受到控制的,4歲
到10歲的兒童被認為是由成年人陪同的。成人或許不會陪同10歲以上且未滿14歲的兒
童。就本示例而言,如果有人進入安全區(qū)域,則其朝向移動機器人的速度在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,本示例中的速度偏離了ISO13855:2010的標(biāo)準。對于其他應(yīng)用程序,更快
或更慢的速度可能更加合適。在校園中,人們會被組織措施和警告信號告知,在有移動機器人出現(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)移動機器人:
1)當(dāng)站立或行走的人進入保護停止區(qū)域時,進行保護性停止(見圖2);
2)當(dāng)站立或行走的人進入安全區(qū)域時,進行降低速度(見圖2);
3)最高驅(qū)動速度可達700mm/s,其速度可通過安全相關(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)運行期間的室外環(huán)境條件:
1)降水量最高為10mm/h;
2
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2)白天有光線干擾。
根據(jù)ISO13482:2014標(biāo)準,移動機器人設(shè)有兩個特定區(qū)域。移動機器人執(zhí)行保護性停止的保護停止
區(qū),和當(dāng)檢測到與安全相關(guān)的對象時執(zhí)行與安全相關(guān)速度控制功能的保護區(qū)。根據(jù)GB/ZXXXX.1—
XXXX,將保護停止區(qū)和保護區(qū)定義為安全相關(guān)區(qū)域。
圖2設(shè)有2個特定安全區(qū)域的移動機器人
4.2.2SRSS性能等級的確定
在所選擇的方法中,使用ISO13482:2014所規(guī)定的1.1型移動機器人的安全功能性能等級須為符合
ISO13849-1:2015的PLb級別。安全功能包括通過SRSS啟動的符合ISO13482:2014的保護停止功能,安
全相關(guān)的速度控制功能,避免危險碰撞功能以及行駛面檢測功能。
對應(yīng)于PLb級別的SRSS所需的性能等級是GB/ZXXXX.1—XXXX中所規(guī)定的傳感器性能等級B。
4.2.3SRS使用限制和SRSS的功能
SRSS由制造商定義的三個SRS組成,如下所示(見圖3)。
a)SRS1:一種適用于符合ISO13849-1:2015標(biāo)準最高PLb等級的可檢測到人員和其他安全相關(guān)
物體并精確測量其位置和速度的二維激光雷達系統(tǒng)。系統(tǒng)性能根據(jù)GB/ZXXXX.1—XXXX進
行評估。感應(yīng)區(qū)域的半徑最大為7000mm,視角為270°。安全相關(guān)對象的特性檢測能力為:
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)準最高PLb等級的TOF相機(新型3D圖像傳感
器),能夠使用3D成像技術(shù)檢測部分人體,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)準進行評估。SRS2能夠在3D傳感器坐標(biāo)系內(nèi)測量對象的位置和
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)對象的特性檢
測能力為: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
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SRSS安全相關(guān)功能1
決策信息機器人控制
在安全相關(guān)區(qū)域內(nèi)檢
置信度信息系統(tǒng)
測人員和危險物品,
包含SCS
以啟動機器人的保護
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°測行駛表面的幾何形
水平70°狀,以啟動機器人的執(zhí)行:
行駛表面檢測功能SLAM,
導(dǎo)航,
路徑控制,
安全相關(guān)功能2轉(zhuǎn)向控制,
SRS1+SRS3
SRS1檢測安全相關(guān)區(qū)域中速度控制,
的融合測量信息
2D激光雷達的人員和危險物體并…
置信度信息
270°提供其位置,以啟動
機器人的安全相關(guān)速
360°的
2D度控制功能和危險避
安全相關(guān)區(qū)
碰功能
域
SRS3自動相關(guān)信息
3D歷史數(shù)據(jù)
2D激光雷達自動相關(guān)功能
(3D云+時間戳)
270°在SLAM機器人坐標(biāo)系
統(tǒng)中提供帶有時間戳
的3D點云數(shù)據(jù)
圖3將三個SRS組合成一個SRSS及其功能
目標(biāo)應(yīng)用程序需要四個SRSS功能(見圖3):
——安全相關(guān)功能1:當(dāng)檢測到保護停止區(qū)域中的人員和危險物品時,啟動ISO13482:2014
6.2.2.3中指定的保護性停止功能;
——安全相關(guān)功能2:檢測人員和危險物體并提供符合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)定對機器人行駛表面的幾何形狀進行檢
測。當(dāng)機器人在其移動方向上觀察到允許移動的地面時,機器人執(zhí)行向前移動命令。如果機
器人需要往回移動,則必定存在其已行進的路面,因此不需要向回移動檢測路面功能;
——自動相關(guān)功能:在SLAM機器人坐標(biāo)系統(tǒng)中提供帶有時間戳的3D點云數(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)期用途進行規(guī)定(參閱GB/ZXXXX.1—XXXX的6.2.1)。例
如,請參見表1中的需求定義。
表1安全相關(guān)要求
術(shù)語要求細節(jié)
見4.2.2
規(guī)定應(yīng)由性能等
SRSS性能等級B
級相同的B級SRS
集成
SRSS安全相關(guān)功能的需求率10/h
SRSS響應(yīng)時間0.1s
SRSS檢測能力例如,人員相關(guān)特性:見4.2.5
4
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代表處于直立姿勢的4歲兒童的尺寸;
最小反射值5%;
速度800mm/s
例如,危險物品特性:
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4.2.6
3維垂直和水平視角60°;其中
S0=656mm和S1=1255mm
4.2.5對象類別和物理特性
SRSS的檢測能力應(yīng)由集成商根據(jù)GB/ZXXXX.1—XXXX的6.2.3進行規(guī)定。下面是具體示例。
所分析的對象類別有:
a)用于執(zhí)行人體檢測功能的對象;
1)3歲及以下的受監(jiān)護兒童;
2)4歲至10歲的有人陪同兒童;
3)11歲至13歲的無人陪伴兒童;
4)14歲以上的成人。
b)用于執(zhí)行危險對象功能的對象;
1)輪椅
c)用于執(zhí)行自動相關(guān)功能的對象
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針對安全相關(guān)功能1和安全相關(guān)功能2進行分析。
對于安全相關(guān)功能2,SRS2的檢測極限是4歲兒童的前臂。簡化形狀約為直徑為40mm或更大,長度
為200mm的圓柱體。
注1:日本4歲兒童的手寬和手長的第5個百分位數(shù)分別為49mm和107mm。沒有兒童的手臂長度數(shù)據(jù)。
對于安全相關(guān)功能1,將4歲兒童的下肢作為最小識別尺寸。簡化形狀約為直徑為50mm的圓柱體,
對應(yīng)SRS1和SRS3的安裝高度。
注2:周長的第5個百分位數(shù)是根據(jù)日本兒童的小腿和腳踝測量數(shù)據(jù)估算得出的[3]。
對于由SRSS的SRS2執(zhí)行的安全相關(guān)功能3,待測的行駛面須是連續(xù)平坦表面或平滑曲面,其在機器
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為危險物體??梢圆扇∑渌胧﹣矸乐挂苿訖C器人永久停止。
在每個SRS通用的波長下,用于代表受雇人員,危險物體和行進表面的最小漫反射率被認為是5%或
更高。
注4:遵循最低合理可行原則,PLb等級的安全功能最小反射率值為5%。在安全和自動應(yīng)用中,許多標(biāo)準LiDAR傳感
器將最小反射率值規(guī)定為10%,而對于在自動引導(dǎo)車輛上使用傳感器進行人員檢測,則要求最小反射率值為
6%,配備符合B56.5:2012。通常情況下,在使用說明中,移動機器人可能需要在應(yīng)用程序中進行額外的驗證,
以用于檢測使用過的物體特性或規(guī)定的性能(例如物體的速度或最小反射值)是否合適。針對許多人所關(guān)注的
在機械設(shè)備中使用傳感器進行人身保護的情況,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
速度的組合被認為出現(xiàn)的概率是極低的。在考慮其概率分布的情況下,實際應(yīng)用和特性組合是SRS和SRS應(yīng)用中
所面臨的一個越來越大的挑戰(zhàn)。
在白天向移動機器人移動的人員速度被認為800mm/s。
注5:在大學(xué)中行動的人員會被告知移動機器人正在工作中,并應(yīng)與移動機器人保持一定距離。
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對于SRSS的自動相關(guān)功能,在SRSS感應(yīng)區(qū)域內(nèi),移動機器人行走路徑上代表可靠的固定地標(biāo)的所
有對象將在運行開始期間進行識別。
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進行規(guī)定。
圖4和圖5顯示了每個SRS的安裝位置和感應(yīng)區(qū)域,以及融合后所得SRSS的改進安全相關(guān)區(qū)域。
SRS1和SRS3分別水平安裝在機器人的左前方和右后方,距地面高度為200mm。通過將SRS1和SRS3
安裝到機器人的相對角上,可以無盲點觀察到機器人的整個四周。
SRS2安裝在機器人正面的中心,高度為400mm,其用于測量機器人的運動方向。它可以實現(xiàn)在SRS1
的檢測平面上方檢測安全相關(guān)對象,并執(zhí)行行駛面檢測功能。
使用前,請使用專用的校準工具對SRS的安裝位置進行校準。
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)于機器人的保護停止區(qū)和保護區(qū)。它們分別由距機器人外表面的距離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,后者引用了機器人的中心點,而不是機器人的外表面,為了避免
本文件假定造成的典型混淆,計算是基于ISO13855:2010中的概念,參見ISO13482:2014的5.10.8.3。ISO
13855:2010的概念是根據(jù)假定的、詳盡的、針對特定應(yīng)用風(fēng)險評估結(jié)果進行調(diào)整的。根據(jù)ISO13855:2010進行
6
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的現(xiàn)有計算似乎經(jīng)常是只考慮如PLd這樣的“高”性能類(對應(yīng)SIL2)和不考慮上下文的參數(shù)(例如不考慮運
動方向的速度指標(biāo),達到危險點時停止危險運動或在運動過程中人員彎腰的情況)。
S0是移動機器人與安全相關(guān)物體之間的最小距離。它是根據(jù)ISO13855:2010的概念計算得出的,并
且根據(jù)ISO12100進行以下特定風(fēng)險評估:
=×++=+×(+)+300+························(1)
式中:????0?????????????????????r?stop????obj?????SRSS????r????????????
其中Vr-stop代表啟動保護停止時機器人的最大速度,Vobj代表物體的接近速度,TSRSS和Tr分別代表
SRSS和機器人的響應(yīng)時間,M為根據(jù)4.2.8規(guī)定的測量不確定度,它可以是測量距離周圍的覆蓋間隔的
一半值(有關(guān)值見本文件表2)。
距離C是以mm為單位的額外距離,根據(jù)ISO13855:2010的概念,其基于在防護設(shè)備啟動前進入危險
區(qū)域的情況得出。C的值是對下肢潛在危害進行分析的結(jié)果。對于上肢,由于移動機器人的特性,不會
對人體造成明顯的危害。
注2:如果存在有必要情況,則在計算S0時可以考慮額外的停止距離。
S1定義了在啟動安全限速功能時,以最大速度Vr-reduce移動的機器人將速度降低至Vr-stop的保護區(qū)域距
離。計算公式如下:
=+×(+)++············································(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,集成商驗證了在4.2.1規(guī)定的降水和直射陽光的環(huán)境影響限制下,移動機器人沒有發(fā)生危
險事故并且可以正常運行。
注:GB/ZXXXX.1—XXXX的附錄F提供了有關(guān)符合IEC60721系列標(biāo)準的影響和環(huán)境使用等級的進一步信息。
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提供作為輸出信號的安全相關(guān)信息。SRSS的安全相關(guān)信息(見圖3)包括:
——安全相關(guān)功能1相關(guān)的決策信息,二進制;
——安全相關(guān)功能3相關(guān)的決策信息,二進制;
——安全相關(guān)功能2相關(guān)的測量信息,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輸出功能的自動相關(guān)信息包括:
——SLAM的點云,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。
對于每個SRS,規(guī)定的SRS性能等級為B。SRSS所要求的性能等級也為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×(對應(yīng)于SRS/SRSS性能等級B的PFH(點特征直方圖)上限)/(應(yīng)用具體
需求率)=1×10-5/10=1×10-6。
制造商根據(jù)檢測距離提供每個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)行自己的測量。測試是在3m處使用一塊反射
率約為5%的測試片進行的。通過測量SRS1,SRS3和SRS2的不確定度獲得的實驗結(jié)果得出,在4m距離
處標(biāo)準偏差分別為76.29mm(SRS1和3)和48.24mm(SRS2)。
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GB/ZXXXXX—XXXX/IECTR62998-2:2020
由于對應(yīng)于覆蓋概率1-10-6的覆蓋區(qū)間被計算為2×4.89σ,假設(shè)SRS1和SRS2分別將此LiDAR和TOF
相機作為傳感器單元,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。對于5.2.6中的計算,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用于評估覆蓋間隔的測量數(shù)據(jù)示例
4.2.9驗證與確認
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SRSS核實查證和/或確認生
效。
下面以安全相關(guān)功能1和2的正常運行實驗室測試為例,對SRSS進行了驗證。
正常運行測試的試驗裝置如下:
按照制造商的定義,將SRS1,SRS2和SRS3用支架安裝在機器人的預(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)物體測試件。
圖7展示了試驗裝置的示例。線性滑塊放置在與SRSS的保護停止區(qū)和/或保護區(qū)相交的位置。
頂視圖
圖7試驗裝置
測試步驟如下:
a)啟動SRSS;
b)構(gòu)建地圖以注冊測試設(shè)備,例如線性滑塊;
c)將測試件放在線性滑塊上;
d)開始移動滑塊,讓測試件以最大相對速度進入安全相關(guān)區(qū)域;
e)記錄帶有時間戳的SRSS安全相關(guān)信息和線性滑塊的運動情況;
f)關(guān)閉SRSS;。
g)改變線性滑塊的相對位置,并至少重復(fù)從機器人的前,左,右,后方接近測試件位置的操作,
試驗要涵蓋不同SRS的所有視野范圍以及測試件的各個相關(guān)速度;
h)分析記錄的安全相關(guān)信息和滑塊運動情況;
在集成商的進一步驗證過程中,應(yīng)確保在每個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)說明SRS/SRSS的SRSS性能等級按GB/ZXXXX.1—
性能等級和安全性能等級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。級PLb。
9
GB/ZXXXXX—XXXX/IECTR62998-2:2020
安全相關(guān)功能1:當(dāng)檢測到保護停
止區(qū)域中的人員和危險物品時,啟
動ISO13482:20146.2.2.3中指
定的保護性停止功能。
安全相關(guān)功能2:檢測人員和危險
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
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:
般描述來定義SRSS的功能。2014,6.5.3中規(guī)定對機器人行走
表面的幾何形狀進行檢測。當(dāng)機器
人在其移動方向上觀察到允許移
動的地面時,機器人執(zhí)行向前移動
命令。如果機器人需要往回移動,
則必定存在其已行進的路面,因此
不需要向回移動檢測路面功能。
自動相關(guān)功能:在SLAM機器人坐
標(biāo)系統(tǒng)中提供帶有時間戳的3D點
云數(shù)據(jù)。
由作為SRSS一部分的SRS1和SRS3
實現(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實現(xiàn)。
最大尺寸的半徑為4000mm,垂直視
角為60°,水平視角為70°。
細節(jié)詳見圖4。
安全相關(guān)區(qū)域“S0”:
5.6安全相關(guān)區(qū)域規(guī)范
對應(yīng)于移動機器人的保護停止區(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”:
對應(yīng)于移動機器人的保護區(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。
細節(jié)詳見圖4。
SRSS的自動相關(guān)區(qū)域是SRS感應(yīng)
5.7自動區(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清潔移動機器人
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定
義:
a)該移動機器人為ISO13482:2014中規(guī)定的1.2型機器人,其重量為100kg,尺寸
為:800mm×800mm×1000mm;
注1:根據(jù)ISO13482:2014,1.2型機器人被定義為大型的或輕型的或快速型的,或帶有機械手的。
b)移動機器人在連接大學(xué)辦公樓的人行道上自動進行導(dǎo)航。機器人的路徑是根據(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(例如護欄,建筑
物墻壁,樹木等)的位置信息。通過參考該地圖,機器人可以在移動時確定其自身的受限范圍
(ISO13482:2014,3.18.2);
c)移動機器人于夜間在非行車道上移動,其中:
1)校園從凌晨2點至凌晨5點不對公眾開放,并且將在凌晨2點至凌晨4點進行夜間清潔,
此時只有服務(wù)人員在場;
2)如圖1所示,路面平整,某些區(qū)域的坡度最高為5°。
注2:在樓梯上機器人的移動假定被可靠的SLAM技術(shù)所控制。該機器人不適用于與人行橫道相交的普通人行道,其也
不會沿著有通向不同樓層向下臺階的交叉路口車道行進。
3)在人行道上站立或行走的是被告知的超過18歲的成年人,如果他們進入移動機器人的安
全區(qū),移動速度在0mm/s到1600mm/s之間。
注3:進一步信息在4.3.4中給出。
d)移動機器人:
1)當(dāng)站立或行走的人進入保護停止區(qū)域時,進行保護性停止(見圖2);
2)當(dāng)站立或行走的人進入安全區(qū)域時,進行降低速度(見圖2);
3)驅(qū)動速度最高可達到700mm/s,可通過安全相關(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型移動機器人的安全功能性能等級須為符合
ISO13849-1:2015的PLd級別。安全功能包括通過SRSS啟動的保護停止功能,安全相關(guān)的速度控制功能,
避免危險碰撞功能以及行駛面檢測功能。
對應(yīng)于SRSS所需的性能等級PLd的是GB/ZXXXX.1—XXXX中所規(guī)定的傳感器性能等級D。
4.3.3SRS使用限制和SRSS功能
SRSS由制造商定義的三個SRS組成,如下所示(見圖3)。
a)SRS1:一種適用于符合ISO13849-1:2015標(biāo)準最高PLd等級的二維激光雷達;其符合
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