在工厂和仓库中,AGV往往与工人共享通道和作业区域。如何保证工人的人身安全,是AGV系统设计的首要问题。一台不符合安全标准的AGV,可能造成严重的碰撞伤害。本文按照ISO 3691-4(工业车辆安全标准)和ISO 13849(控制系统安全)的要求,详细讲解AGV的安全防护体系。
安全激光雷达:第一道防线
安全型激光雷达是AGV最重要的安全传感器。它与普通导航雷达有本质区别:普通雷达只用于定位,而安全雷达内置两套独立的安全电路,每套电路都符合IEC 61496标准,并且具备故障自检功能——每毫秒级检测自身状态,一旦失效立即输出停车信号。安全雷达可以设置多个保护区域,常见的是三级区域:
警告区域(通常设置为3-5米)——当雷达检测到有人进入该区域时,AGV发出声光报警(蜂鸣器鸣响、蓝色警示灯闪烁),但不减速,提醒人员注意避让。
减速区域(通常设置为2-3米)——当人员进入减速区域,AGV强制将速度降至0.3-0.5m/s,同时报警持续。这个速度下即使发生碰撞,也不会造成严重伤害。
停止区域(通常设置为1-1.5米)——当人员进入停止区域,AGV立即紧急制动,停止行驶。待人员离开后,AGV自动恢复运行(或需要人工确认,取决于配置)。
这些保护区域的形状和大小可以根据AGV的速度、负载和现场环境动态调整。例如,重载AGV的制动距离更长,需要更大的停止区域;高速行驶时减速区域也应相应扩大。成都蓉希智能的AGV标配SICK或倍加福的安全雷达,支持动态区域调整,并通过了TüV认证,符合PLd安全等级。
安全触边:最后一道机械防护
尽管有激光雷达,但仍然存在盲区(如AGV侧面低矮位置)或者雷达失效的可能。安全触边作为最后一道机械防护,当AGV与人或物体发生物理接触时,触边内的压力传感器或光电传感器会立即触发,发送停车信号。安全触边环绕AGV车体四周,确保无死角覆盖。触边的触发力要求小于20N(约2公斤力),这样即使轻轻碰到人也不会造成伤害。从触碰到发出停车信号的响应时间要求小于50毫秒,确保在AGV继续移动几厘米内就能停下。
安全触边的材质通常为防撞橡胶,内部嵌入光电传感带或压力传感带。成都蓉希智能的触边采用双路冗余设计,即使一路损坏,另一路仍能正常工作。触边的外壳可拆卸,方便更换。日常点检时,需要按压触边各处,确认报警功能正常。
急停按钮与声光报警
每台AGV必须在显眼位置安装至少两个急停按钮(通常在前侧和两侧),红色大钮,按下后AGV立即切断动力并抱闸。急停按钮必须符合IEC 60947标准,具备自锁功能(按下去后锁定,需要旋转或拉出复位)。急停信号直接接入安全PLC,不经过普通控制器,确保在任何情况下都能生效。
声光报警装置用于提醒周围人员。AGV运行时,蓝色警示灯持续闪烁;当安全雷达检测到人员靠近时,蜂鸣器发出间断提示音;紧急制动时,蜂鸣器变为连续长鸣。成都蓉希智能的AGV还支持语音提示模块,可自定义提示内容,如“AGV正在通过,请注意避让”。在嘈杂环境中,语音比蜂鸣器更有效。
速度分级策略
根据人与AGV的距离动态调整速度,是平衡安全与效率的最佳实践。典型的速度分级如下:当距离大于3米时,AGV以正常速度行驶(最高1.2m/s);当距离在2-3米之间时,AGV降速至0.6m/s;当距离在1-2米之间时,AGV降速至0.3m/s;当距离小于1米时,AGV停止。这些阈值可以根据现场实际情况调整,例如在狭窄通道中,可以缩小减速区域,避免频繁停车影响效率。
速度分级策略需要在调度系统中配置,并考虑AGV的负载惯性。重载AGV(如5吨以上)由于惯性大,需要更早减速,因此减速区域应扩大至4-5米。成都蓉希智能的调度系统支持按车型单独配置速度分级参数,并可根据实时载重自动调整。
符合PLd安全等级的控制系统
根据ISO 13849标准,AGV的安全控制系统需要达到PLd等级(Performance Level d),这意味着每小时危险失效概率小于10^-6(百万分之一)。实现PLd等级的核心要求包括:安全回路采用冗余设计(双通道),安全逻辑由安全PLC或安全继电器执行,急停、安全雷达、安全触边等安全相关信号必须接入安全控制器而非普通PLC,软件必须经过功能安全认证。
成都蓉希智能的AGV采用双安全PLC架构:两个独立的处理器(例如两个西门子安全PLC)相互监控,每个处理器都接收所有安全传感器的信号。两个处理器的输出结果必须一致,才允许AGV运行;如果不一致,AGV立即停车并报错。这种设计确保了任何单点故障(一个处理器损坏、一个传感器失效、一条线路断线)都不会导致安全功能丧失。蓉希智能的安全控制系统通过了TüV莱茵的功能安全认证,符合ISO 13849 PLd和IEC 62061 SIL2标准。
实战案例:人机混场仓库的安全运行
成都蓉希智能为某电商仓库(工人与AGV共用通道,每天有200名拣选员在库内作业)部署了32台AGV。安全配置:安全雷达(3级区域,停止距离1.2米)、安全触边(环绕车体)、声光报警(蓝色警示灯+蜂鸣器+语音提示)、速度分级(3米减速,1.5米停止)。运行一年来,AGV累计行驶里程超过5万公里,发生轻微接触事件3次(AGV触碰到工人脚部,因速度已降至0.1m/s,工人无任何伤害)。所有事件均被安全控制器记录,工程师分析后优化了通道布局和速度分级参数(在拥挤区域将停止距离从1.2米扩大到1.5米)。仓库未发生需报工伤的事故,安全部门对AGV系统评价很高。
安全培训与现场制度
硬件只是安全的一部分。必须对工人进行AGV安全培训,内容包括:不要主动触碰AGV、不要从AGV前方突然横穿、听到报警声注意观察避让、不要将物品放在AGV路径上。现场应划设AGV专用通道(用黄色虚线标识),在交叉路口设置警示标志和凸面镜。成都蓉希智能提供标准化的安全培训课程(2小时理论+1小时现场演练)和现场安全评估服务,帮助企业建立完善的AGV安全管理制度。
安全激光雷达:三级区域(警告/减速/停止),PLd等级,动态区域调整
安全触边:环绕车体,触发力<20N,响应时间<50ms,双路冗余
速度分级:距离越近速度越低,从1.2m/s降至0.3m/s再到停止
安全控制系统:双安全PLC冗余,ISO 13849 PLd认证
案例:电商仓库32台AGV,人机混场运行一年,无工伤事故
