内部案例研究：人形机器人的安全引导式跌倒

如何确保类人机器人的安全性？

仅靠安全停机是不够的。如果类人机器人失去动力、通信或平衡，可能会陷入无法避免跌倒的状态——而“安全扭矩关闭”（Safe Torque Off）功能在双足行走时无法生效。传统的安全功能是为六轴或七轴工业机器人设计的，这类机器人通常通过螺栓牢固地固定在地面上。而类人机器人拥有30个或更多轴，且能在空间中自由站立。 迄今为止，仍不存在一种可以直接采用的标准安全架构。

在我们“Insider Case Study”视频系列的新一期中，我们将以一个真实的客户项目为例，展示我们是如何为一家类人机器人制造商解决这一问题的。

背景情况

客户的机器人平台已相当成熟，驱动系统也已确定。我们的任务是：集成一套多轴安全运动系统，并将其与安全人体检测系统相连接——包括运动学计算、安全区域计算以及系统级阻尼特性。而且，这一切必须在类人机器人行业常见的极其紧迫的时间表内完成。

解决方案：STA1上的Positron

我们拥有 将 POSITRON Safety AI 集成到我们的基于ARM架构的安全控制器POSITRON STA1（已通过SIL3/PLe认证）中。在此基础上，我们实现了一个最多支持30个轴的多轴安全层。 该解决方案并非仅依赖“安全扭矩关闭”（Safe Torque Off），而是基于驱动层级的“安全主动阻尼”（Safe Active Damping）技术——从而在系统层级实现了“安全引导式下落”（Safe Guided Falling）：将不可避免的坠落转化为受控且安全的运动。硬件基于我们的标准计算单元，并根据客户的外形尺寸和连接器进行了定制。

结果

一款专为解决实际问题而设计的人形机器人安全控制器。它不仅关乎如何停止运动，更关乎当停止已不再是选项时会发生什么。

常见问题

为什么“安全扭矩关闭”（Safe Torque Off）功能对类人机器人来说不够用？

“安全扭矩关闭”（Safe Torque Off）会切断扭矩——这将导致双足机器人失去稳定性并失控倒地。因此，人形机器人安全系统还必须能够应对跌倒不可避免的情况。

什么是“安全引导式坠落”？

“安全引导式坠落”（Safe Guided Falling）技术将不可避免的坠落转化为受控且安全的运动。其基础是在驱动层级实施“安全主动缓冲”（Safe Active Damping），并结合系统层级的运动学计算和安全区域计算。

什么是 POSITRON STA1？

POSITRON STA1 是 Synapticon 基于 ARM 的安全控制器（配备双 800 MHz CPU 的嵌入式计算模块），已通过 SIL3 / PLe 认证。该产品可根据客户的具体要求进行外形尺寸和连接器的定制。

有关该平台的更多信息：POSITRON Safety AI