ISO/TS 15066

ISO/TS 15066 — это техническая спецификация Международной организации по стандартизации (ISO), устанавливающая требования безопасности для промышленных роботов и робототехнических систем, работающих в режиме совместного (коллаборативного) взаимодействия с человеком. Документ является дополнением к базовому стандарту ISO 10218 (части 1 и 2), который регламентирует общие требования безопасности для промышленных роботов. ISO/TS 15066 конкретизирует методы оценки рисков, допустимые уровни физического воздействия (силы и давления) и требования к проектированию коллаборативных операций, где человек и робот находятся в общем рабочем пространстве.

История разработки

Необходимость в создании отдельного документа для коллаборативных роботов возникла в начале 2010-х годов в связи с активным внедрением на производстве лёгких, чувствительных к контакту роботов (коботов). Основной стандарт ISO 10218:2011 содержал лишь общие принципы для четырёх режимов коллаборации (контроль безопасности с остановкой, ручное ведение, мониторинг скорости и расстояния, ограничение силы и мощности), но не давал конкретных числовых критериев для оценки безопасности.

Разработку ISO/TS 15066 начала Техническая комиссия ISO/TC 184/SC 2 «Роботы и робототехнические устройства». Первая редакция технической спецификации была опубликована в феврале 2016 года. В 2017 году документ был принят в качестве национального стандарта в ряде стран (например, в Германии как DIN SPEC 15066, в США как ANSI/RIA TR R15.606). В России аналогичные положения учитываются при сертификации робототехнических систем, однако прямого аналога ГОСТ Р на данный момент не существует; применяются требования ТР ТС 010/2011 «О безопасности машин и оборудования».

Основные положения

ISO/TS 15066 не заменяет ISO 10218, а дополняет его. Документ содержит три ключевых блока: классификация коллаборативных операций, методы оценки рисков и предельные значения биомеханических нагрузок.

Режимы коллаборативной работы

Спецификация уточняет четыре режима, описанных в ISO 10218:

1. Остановка с контролем безопасности (Safety-rated monitored stop) — робот останавливается при входе человека в общее пространство. Движение возобновляется только после выхода человека.
2. Ручное ведение (Hand guiding) — человек напрямую управляет движением робота с помощью ручного устройства (например, джойстика). Робот движется с ограниченной скоростью.
3. Мониторинг скорости и расстояния (Speed and separation monitoring) — система управления непрерывно отслеживает расстояние между человеком и роботом. При приближении человека скорость робота снижается, а при нарушении минимального расстояния — останавливается.
4. Ограничение силы и мощности (Power and force limiting) — робот спроектирован так, чтобы при контакте с человеком (намеренном или случайном) не причинять травмы. Это основной режим для большинства коботов.

Биомеханические пределы

Центральное нововведение ISO/TS 15066 — таблицы предельно допустимых значений силы и давления для различных частей тела человека. Данные основаны на исследованиях порогов боли и травмирования. Параметры разделены на две категории:

• Квазистатический контакт — зажатие или сдавливание (например, рука между роботом и стеной).
• Переходный контакт — удар или толчок (например, столкновение с движущимся звеном).

Для каждой области тела (череп, лицо, шея, плечо, предплечье, кисть, грудь, живот, бедро, голень, стопа) указаны максимальные значения:

• Сила (в ньютонах) — от 65 Н для глазниц до 340 Н для стопы.
• Давление (в паскалях) — от 0,5 кПа для чувствительных зон до 2,5 кПа для твёрдых участков (например, пятка).

Эти значения являются рекомендательными и могут корректироваться на основе конкретного сценария применения.

Оценка рисков

ISO/TS 15066 предписывает проводить оценку рисков для каждой коллаборативной ячейки, включая:

• Анализ возможных контактов (намеренные, случайные, повторяющиеся).
• Учёт скорости, массы, геометрии робота и инструмента.
• Моделирование столкновений (например, методом конечных элементов).
• Тестирование с использованием измерительных устройств (датчики силы, динамометры).

Применение

Спецификация используется при проектировании и внедрении коллаборативных роботов в таких отраслях, как:

• Автомобилестроение — установка дверей, кресел, колёс.
• Электроника — сборка мелких компонентов, пайка.
• Логистика — сортировка, упаковка, паллетирование.
• Медицина — ассистирование при операциях (в лабораторных условиях).
• Пищевая промышленность — упаковка продуктов.

Производители коботов (Universal Robots, KUKA, Fanuc, ABB, Yaskawa) при разработке своих моделей ориентируются на требования ISO/TS 15066. Например, датчики момента и силы, встроенные в сочленения роботов, позволяют ограничивать усилие на уровне, не превышающем пороги из таблиц спецификации.

Критика и ограничения

Несмотря на практическую ценность, ISO/TS 15066 имеет ряд недостатков:

• Рекомендательный статус — техническая спецификация не является обязательным стандартом, и её применение зависит от национальных регуляторов.
• Неполнота данных — биомеханические пределы основаны на ограниченном числе исследований (в основном на добровольцах без патологий). Не учитываются различия по возрасту, полу, состоянию здоровья.
• Сложность моделирования — точное прогнозирование последствий контакта требует детального моделирования, что не всегда доступно малым предприятиям.
• Отсутствие учёта инструмента — спецификация рассматривает контакт с роботом, но не всегда учитывает особенности захватов или обрабатываемых деталей (например, острые кромки).

В 2023 году началась работа над обновлением ISO/TS 15066, которое планируется включить в новую редакцию ISO 10218 (ожидается в 2025–2026 годах). Обновление должно расширить базу биомеханических данных и учесть опыт эксплуатации коботов за прошедшие годы.

Влияние на стандартизацию в России

В Российской Федерации вопросы безопасности коллаборативных роботов регулируются:

• ГОСТ Р ИСО 10218-1-2018 и ГОСТ Р ИСО 10218-2-2018 — гармонизированные версии ISO 10218.
• ТР ТС 010/2011 — технический регламент Таможенного союза «О безопасности машин и оборудования».
• ГОСТ Р 60.0.0.3-2019 — «Роботы и робототехнические устройства. Общие требования безопасности».

Положения ISO/TS 15066 учитываются при экспертизе и сертификации коллаборативных ячеек, однако официальный перевод на русский язык отсутствует. В 2020 году Технический комитет по стандартизации ТК 320 «Робототехника» рекомендовал использовать спецификацию как справочный материал при проектировании.

Источники

1. ISO/TS 15066:2016 — Robots and robotic devices — Collaborative robots.
2. ISO 10218-1:2011 — Robots and robotic devices — Safety requirements for industrial robots — Part 1: Robots.
3. ISO 10218-2:2011 — Robots and robotic devices — Safety requirements for industrial robots — Part 2: Robot systems and integration.
4. Matthias B., Oberer-Treitz S., Ding H. (2017). «Biomechanical Limits for Collaborative Robots — A Review of the ISO/TS 15066». IEEE Robotics and Automation Magazine, 24(3), 78–86.
5. ГОСТ Р ИСО 10218-1-2018 — Роботы и робототехнические устройства. Требования безопасности для промышленных роботов. Часть 1. Роботы.
6. ТР ТС 010/2011 — О безопасности машин и оборудования.