传统工业机器人工作时，周围通常设置围栏、安全门或光栅，将高速运动的机械臂与人员隔开。协作机器人却常常出现在工人身旁：工人负责摆放和检查零件，机器人负责搬运、拧紧或焊接；需要更换产品时，工人还可引导机械臂移动，重新设定作业位置。

2026 年世界机器人大会上，总部位于苏州的法奥机器人展示了工业级人形力控机械臂。据中国江苏网报道，该设备可完成零部件上下料、柔性装配及设备状态采集等操作。与追求高速、大负载的传统机器人相比，这类设备更注重力的感知与控制，能根据接触状态调整动作，为人机在相近空间内协同作业创造条件。

不过，“能够协作” 不等于 “可以随意接近”，“协作机器人” 也不等同于绝对安全。机器人是否需要围栏，不能仅凭产品名称判断，还需综合考虑其执行的任务、搭载的工具、运动速度以及人与它之间可能发生的接触方式。

能与人近距离共作业，依靠一套完整的安全控制系统

传统工业机器人通常追求更高的速度、负载和生产节拍。一台大型焊接或搬运机器人快速运动时，即使机械臂本身无故障，巨大的惯性也可能对附近人员造成危险。因此，这类设备一般需用围栏、安全门等防护设施，将人员与机器人工作区域隔离。

正在工作的机械臂，需要围栏等安全措施

协作机器人的设计思路则有所不同。其本体大多更轻量，边缘和外壳尽量采用圆滑结构，关节可依托电机状态或内置传感器检测外力。当机械臂受到异常阻力，或系统判断发生意外接触时，机器人可减速或停止运行。

这种能力常被称为碰撞检测，但它并非机器人像人一样“感到疼痛”。控制系统会对比机器人运动的指令状态和电机实际转矩输出状态。例如，机械臂按程序向前运动，电机却突然需要输出明显更大的转矩，系统即可能判断前方存在阻挡，并触发保护停止。部分协作机器人还在关节或末端安装力和力矩传感器，能够直接测量接触方向与受力大小。

人机共作业时，还可使用速度与距离监控。安全激光扫描仪、视觉设备或其他保护装置可检测人员与机器人的距离。工人位于较远区域时，机器人正常运行；人员逐渐靠近时，机器人减速；进入规定范围后，机器人停止动作。这样既能保持一定生产效率，又能减少人与高速运动设备直接接触的风险。

另一种常见方式是安全监控停止。当人员进入协作区域时，机器人保持停止；确认人员离开后，设备才恢复运行。工人与机器人虽共用同一工作空间，但并不一定同时动作。还有些场景允许人员直接引导机械臂运动，不过通常需满足相应控制条件，并启用手动引导模式。

ISO 10218 工业机器人安全标准，将安全监控停止、手动引导、速度与距离监控、功率和力限制列为四种主要协作操作模式。实际生产中可根据工序需要单独或组合使用。由此可见，人机协作并非依靠某一种传感器或急停按钮实现，而是一套涵盖机器人本体、控制系统和现场防护的完整安全设计。

小批量、多品种生产，更需要灵活的机器人

大批量生产中，同一种产品可连续制造很长时间，企业有条件建设专用生产线。机器人、夹具和传送设备围绕固定产品设计，只要工件状态稳定，就能以较高速度重复运行。

小批量、多品种生产则不同。订单数量可能不大，产品型号和工艺经常变化。若每更换一种产品，都要重新建设固定工位、改造围栏并长时间停线调试，自动化投入便难以发挥价值。协作机器人体积大多相对小巧，部署灵活，可安装于固定工作台，也可搭配移动底座、视觉系统和快换工具，在不同任务间切换。

协作机器人常采用拖动示教或图形化编程。进行拖动示教时，操作人员在符合安全要求的状态下，引导机械臂移动至指定位置，记录抓取点、放置点和运动路径。与逐行编写复杂程序相比，这种方式更直观，也便于熟悉工艺的人员参与调试。

但拖着机器人走一遍，并不代表程序已可直接投入生产。示教点是否准确，机械臂接近工件的方向是否合理，运动过程中是否可能碰撞夹具，工具打开和关闭的时机是否恰当，都需继续校核。更换工件后，还需检查负载、重心、夹持位置和运动范围是否变化。

协作机器人的力控能力在装配、打磨和检测等工序中具有明显优势。传统机器人主要按位置指令运动，若零件略有偏差，仍会沿原轨迹继续前进，可能导致卡滞或损伤。具备力控能力的机器人则可在接触零件后感知受力变化，适时调整位置和姿态。例如，在插接装配中，机器人可通过微小移动寻找合适位置；在表面打磨中，即使工件存在一定形状变化，也能尽量保持稳定的接触力。

这并不意味着机器人能自动适应任何产品。协作机器人的柔性仍建立在一定的标准化基础之上。来料尺寸变化过大、工件随意堆放、夹具定位不稳，都会增加识别与抓取难度。产品切换越频繁，越需清晰管理程序版本、工具参数和工艺要求。所谓柔性生产，并非取消标准，而是让同一套设备能在明确标准下更快地切换任务。

工程师在工厂控制机器人自动臂焊接电动汽车

人机协作，首先要明确安全边界

“协作机器人无需安全围栏” 是一个容易引发误解的说法。ISO 10218 标准在协作机器人安全说明中强调：只有部分采用功率和力限制等措施、并经过风险评估的应用场景，才可能不再需要传统围栏。评估对象也不仅是机器人本体，而是包括末端工具、工件、夹具和周围设备在内的整个应用系统。

一台机械臂即使能在碰撞时迅速停止，安装焊枪、刀具或尖锐夹爪后，仍可能产生灼伤、刺伤和切割风险。机器人搬运边缘锋利的金属板时，危险可能来自工件而非机械臂；搬运重物时，还需考虑夹持失效和工件坠落；机械臂靠近工作台运动时，人员的手也可能被挤压在机器人与固定物体之间。

因此，是否设置围栏，应根据现场风险评估决定。焊接、切割、高速搬运等工序，即便使用协作机器人，也可能需要隔离、排烟、防弧光或其他防护措施。一些工位中，可只开放工人与机器人需配合的区域，而对危险工具和设备继续采取局部防护。协作的目的并非拆掉所有防护，而是在控制风险的前提下，更合理地安排人与机器人的工作空间。

生产人员还应区分保护停止与紧急停止。保护停止是安全系统检测到人员进入、发生接触或出现异常状态后，按设定逻辑使机器人停止；紧急停止则用于突发危险，需人员立即中断设备运行。急停按钮不可作为日常停机按钮反复使用，也不能替代正常的操作和检修程序。

产品换型、工具更换或程序修改后，原有的安全条件可能随之改变。例如，夹爪加长后，机械臂末端可能进入原本无法到达的区域；工件重量增加后，停止距离和碰撞风险也可能变化；运行速度提高后，机器人与人员之间需保持的距离可能增大。因此，每次变更应用条件，都应依照企业安全规程重新检查，而不能因机器人本体未更换，便默认原有安全设置仍然适用。

协作机器人进入工厂后，产业工人的角色也从单纯完成某个动作，逐渐转向任务分配、质量判断和异常处理。机器人承担重复搬运、持续打磨和固定轨迹操作，工人则负责来料确认、产品换型、工艺调整和质量检查。当设备触发保护停止时，熟悉工序的人员还需判断，这次停机是可控的接触事件，还是夹具变动、工件偏移或程序设置不当带来的故障。

人与机器人在同一空间工作，真正重要的并非动作看起来多么默契，而是双方的任务和边界是否清晰。协作机器人负责稳定执行适合自动化的部分，产业工人负责观察变化、处理异常和优化工艺。只有在安全评估、程序管理和现场操作均得到落实后，这位与人并肩工作的 “安全伙伴”，才能真正适应小批量、多品种的柔性生产。

工厂中持操作终端的智能生产工人

文/刘玉柱、刘季伟  图/视觉中国