Pinch Point
- 又称: crush point, trapping point
- 类别: Control › Human in the loop
- 标签: safety, risk-assessment, collaborative-robots, machine-safety, workcell-design
当两个部件之间的间隙闭合时，人体某一部位可能被夹在机器人的两个部件之间、或机器人与固定物体之间的位置。
定义
夹点（pinch point）是任何一个正在闭合的间隙可能夹住人体某一部位（最常见的是手指或手）的位置。在机器人上，它可能出现在机器人自身的两个连杆之间，例如肘部紧紧折叠处，或手腕靠近前臂处；也可能出现在夹爪手指之间，或者机器人与桌子、夹具、墙壁或输送机等固定物体之间。机械安全中使用几个相关术语：身体部位被挤压的挤压或夹紧危险，两条边缘相互滑过的剪切危险，以及旋转部件把材料卷入的卷入点。夹点是涵盖这些夹住情形的日常用语。
对于在人附近工作的机器人，夹点尤其重要，因为在开阔空间里无害的接触，在身体部位无处可退时可能变得危险。因此，关于协作机器人的指南区分了人可以缩回的瞬态接触，与人被压在机器人和物体之间的准静态接触或夹紧接触，并对夹紧接触要求更严。通用机械安全标准规定了避免挤压特定身体部位的最小间隙，所以一种设计思路是让开口要么大到不会造成挤压，要么小到手指无法伸入。
夹点既取决于机械设计，也取决于运动。设计者通过防止紧密折叠的连杆外形和护罩、受限的关节范围以及衬垫来减少夹点。编程人员则通过让轨迹远离固定表面、避免在人附近出现连杆相互折叠的姿态、在间隙闭合处减速，以及确保停止后的机器人能被移动或反向驱动以释放被夹住的手，来减少夹点。对机器人程序的自动检查可以标记出连杆之间或连杆与环境之间的距离低于阈值的姿态或路径。
为何重要
夹点是机器人工作单元风险评估中最常识别出的危险之一；即使在力受限的协作机械臂上，它们仍然是危险，因为即使力很小，夹紧也会产生很高的压强。在硬件和程序中发现夹点，是任何在人附近部署机器人的人的一项基本技能。
主要应用
- 机器人工作单元和协作工作站的风险评估
- 连杆、护罩和夹爪的机械设计
- 检查机器人程序和轨迹中的夹住危险
- 在协作机械臂周围布置夹具和工作台面
- 培训操作员在机器人运动时把手放在哪里
实际应用
一名技术员使用自然语言界面，为工作台上的一台协作机械臂生成一个取放程序。运行之前，一个检查工具在仿真中逐步遍历规划的轨迹，计算前臂与上臂之间、以及夹爪与工作台面之间的距离。它发现有一段轨迹中，肘部急剧折叠，而夹爪从工作台上方几厘米处经过，旁边正是操作员放手的地方。该工具把它标记为夹点；程序被修改为以更张开的肘部从上方接近，并在最后的接近阶段减速，在程序获得批准之前重新运行检查。
常见误解
- 力受限的协作机器人不会造成夹伤 — 当手被夹在一个表面上时，即使是适中的力集中在小面积上，也可能造成伤害
- 夹点只存在于机器人与周围环境之间 — 机器人连杆、腕关节和夹爪手指本身就能夹住手指
- 夹点由硬件决定 — 同一台机器人会产生还是避免夹点，取决于它如何编程以及夹具放在哪里
谁需要了解
- 机器人工作单元集成商和安全工程师
- 机器人编程人员和应用工程师
- 机械臂、夹爪和护罩的机械设计师
- 开发自动程序检查工具的研究人员
相关技术
- 风险评估（Risk Assessment）
- 碰撞检查（Collision Checking）
- 最小距离计算（Minimum Distance Computation）
- 功率和力限制（Power and Force Limiting）
- 安全激光扫描仪（Safety Laser Scanners）
相关术语
相关项目
- NASA Ogma: NASA runtime monitor generator for safe robotics and flight systems