POSITRON SAFETY AI:
——面向基于人工智能的机器人和机器的功能安全 

白皮书

什么是 POSITRON SAFETY AI?我们将展示 Synapticon 基于人工智能的人形机器人安全架构——这是首个能够同时解决机械不稳定性和非确定性人工智能行为的可认证解决方案。 由 Florian Weißhardt 博士(工学)、Tim Fröhlich 博士(工学)和 Dieter Volpert 共同撰写的新白皮书《走出笼子:类人机器人的高级功能安全》(Out of the Cage: Advanced Functional Safety for Humanoids)详细介绍了该架构。
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Synapticon 的 POSITRON SAFETY AI 平台通过进一步提升人工智能控制的机器人和机器的功能安全,彻底改变了工业安全领域。该平台融合了最先进的硬件和软件解决方案,以确保提供符合最高工业标准的可靠且稳健的安全功能。

无论您从事的是先进机器人技术、工业自动化还是人工智能控制的机器领域,Synapticon 的 POSITRON SAFETY AI 都能确保提供一个无故障且可靠的环境,同时不会影响性能。
POSITRON 系统概述:符合 SIL3 PLe 标准的人工智能辅助和基于硬件的安全功能

全面的功能安全:

POSITRON SAFETY AI 基于 SIL3 PLe (ARM) 标准开发,将运动安全人体检测 和行为安全功能集成于单一设备中,旨在同时防范有意动作带来的风险(例如机器人故意伤害人员)和无意造成的危险(例如机器人意外造成伤害)。

人形机器人安全运动

工业安全控制系统的革命

以往的安全控制系统在复杂的应用中很快就会达到极限。目前市场上的系统最多只能对小于 10 个自由度(DoF)进行安全运动监控,最多只能对 6 个自由度(单实例)进行安全正向运动学监控。但我们更进一步!
  • 超过 50 个自由度 (DoF) 的安全移动监控
  • 多达 7 个 DoF 的安全逆运动学(多实例)
  • 为高度复杂的机器人和自动化系统提供最高性能
  • 基于SIL3 PLe标准开发的硬件和软件
人形机器人安全运动——工业安全控制器的新标杆

SynapticonSafeMotion 的性能远超以往解决方案,并提供更多自由度以实现最大灵活性。同时,它还符合最高安全标准。借助 POSITRON SAFETY AI 平台的安全运动模块,将您的机器控制提升到新高度。

安全人体检测

智能人员识别,实现最高安全级别

在现代工业环境中,人机安全隔离至关重要。 传统的安全解决方案往往缺乏灵活性,在动态场景中往往难以应对。

凭借“SAFE HUMAN DETECTION”技术,Synapticon 突破了传统局限,将经过认证的安全监控与最先进的基于摄像头的行人识别技术相结合——包括基于人工智能和非人工智能的方案。

Synapticon 为工业自动化开辟了安全领域的一个全新维度。 通过传感器与基于摄像头的分析技术的智能结合,该系统不仅能够识别人员和障碍物,还能实时采取精准的安全措施作出响应。
  • 最先进的技术带来最大的安全性
  • 实时人员识别和跟踪
  • 对物体进行动态分类,以做出精确反应
  • 自动调整紧凑型安全区
  • 系统即时反应,实现最大安全性
  • SIL2 PLd 认证程序正在准备中
Synapticon 为工业自动化带来了全新的安全保障。得益于传感器的智能组合和基于摄像头的分析,该系统不仅能识别人员和障碍物,还能实时做出反应,采取精确的安全措施。


行为安全

  • 识别潜在的危险--防患于未然
  • 实时识别危急情况
  • 对危险情况进行动态评估
  • 分为安全情景、关键情景和危险情景
  • 无需持续学习的工业应用优化
  • 有助于提高实际安全性--无需认证,计划对非学习型人工智能进行认证
智能风险评估,保障人机交互安全

人机协作的安全性需要进行精准的实时风险评估。 在动态交互场景中,传统的安全机制往往力不从心。

通过“行为安全”(BEHAVIORAL SAFETY)技术,Synapticon 采用多模态人工智能模型,这些模型经过海量数据的预训练,并专门针对机器人的视角以及复杂的操作场景进行了优化。

Synapticon 不仅能够识别人机交互,还能对其进行负责任的分析,从而将工业安全提升到一个新的水平。该系统基于数据做出决策,从而能够对潜在危险做出精准响应。
POSITRON SAFETY AI 专注于冗余系统和 实时监控,在保障复杂的多轴机器人系统安全方面表现卓越。

机器人控制与安全架构

该图示说明了POSITRON SAFETY AI的架构及其在您应用的运动控制堆栈中的集成情况。

  • 机器人软件栈:这一级别可集成现有的机器人软件,包括 VLM、VLA 和基于 ROS 的系统。
  • 运动控制器:这里集成了 Synapticon 的 Motorcortex 运动控制器或第三方运动控制器,提供多轴运动控制和图形用户界面。
  • 安全移动:该级别可监测和控制安全移动,包括 TCP/运动学、移动/速度/力限制。
  • 安全运动驱动器和传感器:该级别包括安全运动驱动器(SOMANET)和提供安全运动功能(SLS、SLP、SLT、SOS)和安全过程数据的传感器。
  • 人工智能安全:该级别包括位置监控、人员检测和行为监控功能。

正电子安全 AI 硬件

用于安全人员检测、行为相关安全和高性能运动安全的硬件。

POSITRON SAFETY AI STA1

高性能运动安全的安全硬件目标
‍硬件
‍该
平台基于轻便节能的 ARM 架构。硬件采用模块化设计,由 CPU 模块和载板组成,可进行高度定制。

软件:
‍软件
组件的设计符合安全关键型应用的要求。SIL3 系统软件是安全执行运动监控功能的基础。

技术细节

特点说明
处理器2x 800MHz ARM R52
安全输入/输出24 路双通道数字输入,16 路双通道数字输出    
以太网4x(可为安全现场总线配置)
串行通信2x (RS232、422、485)
现场总线EtherCAT/FSOE 主站/从站
可选的安全协议PROFISAFE、CIP 安全系统、CC-Link 安全系统
安全认证SIL3 HFT=1,PLe Cat.3 (TÜV Rheinland)
硬件架构模块化设计(CPU 卡+载体),基于 ARM 的轻型节能硬件
请注意,产品的某些细节仍在开发中。

POSITRON SAFETY AI STN1

用于行为 安全人工智能、人员安全检测和高性能运动安全的安全硬件目标
‍IGX Jetson Thor的架构遵循NVIDIA Halos 原则,并融入了源自 NVIDIA 自动驾驶研究的安全理念。 该系统在硬件层面设计上符合ISO 26262(汽车功能安全)和IEC 61508(功能安全)的要求,并支持实施其他安全标准,如ISO 13849ISO/IEC TS 22440。 因此,开发人员可以利用预认证的安全模块,从而显著减少开发和认证工作量。

核心安全组件是一个功能安全岛(FSI),其中包含一个基于锁步(Lockstep)的多核微控制器(MCU),该微控制器拥有独立的时钟、电源和存储域。 该 FSI 与应用计算平台完全隔离,并包含看门狗定时器、具有 ECC 保护的存储区域、CRC 机制以及直接执行器接口。因此,硬实时故障安全(Fail-Safe)和故障运行(Fail-Operational)功能可独立于主系统执行。

POSITRON SAFETY AI 利用该架构,以确定性、可追溯且符合标准的方式实现安全关键型 AI 应用。因此,从协作机器人到自主机器,在具身 AI 系统中部署复杂的 AI 模型时,既能确保功能安全,又可获得认证。
  • 基于 SOM 的 Nvidia IGX Jetson Thor
  • 一体化人工智能高性能 PC
  • MPC + 运动控制 CPU 和综合安全控制器
  • 灵活的安全认证 IO、安全认证 IMU
请注意,产品的某些细节仍在开发中。

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任何关于我们的产品或一体化运动控制技术,与您应用中的相关问题我们都将竭诚为您提供咨询和建议。请在项目开发的任何阶段与我们联系。
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