人机协同安全体系与协作机器人标准化深度研究报告

人机协同安全体系与协作机器人标准化深度研究报告

编制单位：泷澹实业（上海）有限公司、泷澹工业研究院、泷澹机器人产业网研究部
编制日期：2026 年 07 月 13 日

数据来源说明

1. 国际机器人联合会（IFR）2023-2026 全球协作机器人产业统计白皮书、年度事故风险数据分析报告；

2. ISO 国际标准化组织《ISO 10218-1:2025》《ISO 10218-2:2025》《ISO/TS 15066》协作机器人核心安全标准原文及修订解读文件；

3. 国家标准化管理委员会《协作机器人安全要求》国家标准立项草案、GB/T 16855、GB/T 20438 功能安全国标体系文件；

4. 赛为安全、阿里云工业互联网事业部 2024-2025 人机协同产线安全管控落地案例与运维数据；

5. 德国弗劳恩霍夫劳动经济与组织研究所（Fraunhofer IAO）人机碰撞生物力学安全阈值实验数据集；

6. 中国工控网、传感器专家网 2026 年协作机器人碰撞检测、力控交互技术行业调研数据；

7. 欧盟机械指令 2006/42/EC、美国 ANSI/RIA R15.06 北美机器人安全规范、医疗机器人 ISO 13482 专项标准；

8. 泷澹工业研究院 2024-2026 年针对国内 32 家制造企业、17 家医疗设备机构、9 家养老服务机构人机协同机器人项目实地调研台账。

免责声明

1. 本报告仅为产业学术研究、行业趋势分析、标准体系梳理参考用途，不构成任何企业投资决策、项目招投标、产品合规认证、安全生产执法判定的法定依据与直接执行准则；

2. 报告中引用的第三方机构公开数据、行业案例、技术参数均来源于公开发布内容，编制单位不对原始数据源的真实性、时效性、完整性承担连带法律责任；

3. 本报告所提出的安全体系架构、标准化建议、场景边界划分属于研究性方案，各市场主体需结合自身生产场景、属地监管法规、产品硬件架构完成风险评估与合规改造，因直接照搬本报告内容造成安全生产事故、合规处罚、经济损失的，编制单位不承担任何赔偿与法律责任；

4. 报告内涉及企业品牌、产品型号仅作技术对标分析，不存在商业推广、恶意诋毁、品牌背书意图；

5. 本报告知识产权归泷澹实业（上海）有限公司、泷澹工业研究院、泷澹机器人产业网研究部所有，未经书面授权禁止全文转载、篡改、商用汇编，合理引用需标注完整出处；

6. 本报告内容将随国际标准更新、国内国标落地、产业技术迭代动态修订，版本更新前内容仅适用于当期行业研究参考。

摘要

传统工业机器人依托物理围栏实现人机空间隔离，是自动化工业时代最基础的安全管控模式，但伴随智能制造柔性生产、多品种小批量产线普及，人机共线混合作业彻底替代隔离式单机自动化，成为全球工厂数字化转型核心落地路径。协作机器人作为人机协同场景核心装备，打破物理围栏边界后，机器人误操作、人员违规闯入作业区域、力控交互超限、系统权限越权操作、IT 数据泄露与 OT 生产运维脱节等安全风险集中爆发，行业长期缺乏全球统一的标准化落地细则、分场景差异化安全约束、IT 与 OT 双向联动的全域安全管控闭环。

本报告以人机协同安全体系顶层搭建、协作机器人全维度标准化建设两大核心主线展开，系统拆解全球功能安全国际标准迭代与本土化落地路径、极速碰撞检测技术迭代路线、力控柔性交互底层逻辑与参数规范、分级权限安全管控机制设计；按照工业制造协作、医疗手术辅助、养老陪护服务三大核心应用场景划定差异化安全边界与准入规范，针对性破解机器人伤人、人员越界入侵、程序误执行、数据运维割裂四大核心行业痛点；构建 OT 现场运维管控 + IT 后台数据溯源联动的一体化安全管控框架，从标准法规、硬件感知、软件控制、流程管理、数据审计、应急处置六大维度搭建可落地、可审计、可追溯的人机协同安全完整体系。

报告同时梳理国内外协作机器人标准化现存短板、国内国标对标国际规范的差距、跨品牌设备协议不兼容导致的安全孤岛问题，提出分阶段标准化推进路线、行业联盟共建规范建议、企业端产线安全改造实施步骤，为装备厂商、系统集成商、制造工厂、医疗机构、养老运营方提供合规参考与技术落地指引，推动人机协同机器人产业从 “技术可用” 向 “安全可控、标准统一、全域防护” 高质量阶段转型。

关键词：人机协同；协作机器人；功能安全；ISO 10218；碰撞检测；力控交互；权限分级；OT/IT 融合；场景安全边界；智能制造安全

第一章 绪论：人机协同模式变革与传统隔离式机器人安全体系失效

1.1 行业背景：从围栏隔离到人机共线的生产范式迭代

工业机器人诞生初期，核心设计逻辑为全封闭物理隔离。依据早期 ISO 10218 初代版本要求，大型六轴工业机器人必须部署钢制安全围栏、安全门锁、区域光幕，人员严禁进入机器人运动作业区间，一旦围栏门开启机器人立即急停锁机。该模式适配大批量单一品类流水线生产（汽车整车焊接、大型零部件冲压），能够通过物理空间隔绝彻底规避人机接触风险，在过去 40 年工业化进程中有效降低工业机械伤害事故率。

进入工业 4.0 与智能制造阶段，消费电子、精密装配、物流分拣、定制化加工行业呈现小批量、多批次、频繁换线、工序柔性重组特征。固定围栏会限制产线布局灵活性，换产需拆装防护设施、占用车间大量使用面积，单台机器人仅能完成单一工序，设备综合利用率不足 45%。在此背景下，\\ 人机协同（Human-Robot Collaboration，HRC）\\ 模式正式落地：操作人员与机器人共享同一作业空间，人员完成精细装配、物料上料、缺陷检测、工艺微调，机器人承担重复搬运、拧紧、打磨、负重作业，二者无物理围栏阻隔，实时配合完成生产工序。

IFR 数据显示，2025 年全球协作机器人装机量同比增长 31.7%，市场规模突破 147 亿美元；中国市场协作机器人装机量占全球总量 34.2%，国产化品牌出货占比提升至 42.6%，人机共线产线渗透率在 3C、汽车零部件、食品包装行业超过 60%。人机共线已不再是自动化备选方案，而是智能制造柔性产线的标配架构。

1.2 传统安全体系核心缺陷与人机协同场景新增风险点

围栏隔离式安全体系依托 “空间隔断 + 硬急停” 两层防护，完全无法适配无围栏人机混线场景，原有安全逻辑存在根本性失效问题：
第一，无物理屏障后人员可主动或意外闯入机器人运动范围，光幕、安全门锁等传统防护手段失去前置阻断能力；
第二，机器人程序参数修改、点位偏移、负载异常、通信断连等软故障无法被围栏防护识别，极易发生机器人末端撞击操作人员；
第三，传统机器人仅设置设备管理员一级操作权限，产线操作工、现场运维人员、工艺工程师均可直接修改运动程序，越权操作带来重大安全隐患；
第四，现场设备运维属于 OT 运维范畴，设备运行日志、故障报警仅存储在本地控制器，企业 IT 部门无法统一采集、审计、追溯安全事件，出现伤人事故后取证难度极大；
第五，不同品牌机器人（ABB、发那科、库卡、国产埃斯顿、节卡、遨博）安全协议、报警格式、数据接口互不兼容，多机器人集群协同作业时安全管控形成信息孤岛。

基于泷澹工业研究院实地调研统计，2021-2025 年国内公开可查协作机器人安全事故共计 79 起，其中 62 起为人机碰撞致人员磕碰、挤压伤害，11 起为程序误调用导致违规动作伤人，6 起为外来人员误入作业区未触发安全停机。事故根源集中在四项核心短板：缺少统一强制功能安全标准、碰撞检测响应速度不达标、力控交互无标准化阈值、无分级权限与跨 OT/IT 安全审计机制。

1.3 本报告核心研究范畴与研究目标

1.3.1 核心研究议题

1. 全球协作机器人功能安全国际标准体系沿革、新版 ISO 10218-2025 落地细则与国内国标对标路径；

2. 极速碰撞检测硬件架构、算法逻辑、响应指标标准化规范；

3. 力控柔性交互分层参数体系、人体生物力学安全阈值、柔顺退让控制标准化设计；

4. 机器人设备端、产线端、企业管理端三级权限分级安全机制与操作留痕规范；

5. 工业协作、医疗手术机器人、养老陪护机器人三大场景差异化安全边界、风险等级、准入约束划分；

6. OT 现场设备运维体系与 IT 数据后台联动的全域安全管控框架搭建；

7. 国内协作机器人行业标准化现存痛点、分阶段落地实施方案与产业落地建议。

1.3.2 研究目标

构建一套覆盖标准法规层 - 感知硬件层 - 运动控制层 - 权限管理层 - 场景应用层 - 数据运维层的完整人机协同安全体系，形成可落地、可对标、可审计的协作机器人标准化框架，填补国内细分场景专项安全规范空白，降低人机共线作业安全事故发生率，推动行业摆脱 “重功能、轻安全” 的粗放式发展模式。

第二章 全球协作机器人功能安全国际标准体系迭代与本土化落地

2.1 核心国际标准谱系与版本重大更新

2.1.1 基础顶层标准框架

人机协同机器人安全标准分为基础通用安全标准、协作专项标准、功能安全可靠性标准、区域强制准入标准四大层级：

1. 工业机器人本体基础：ISO 10218-1:2025（机器人机械结构、控制器硬件安全）、ISO 10218-2:2025（机器人系统集成、产线应用、人机协作全部规范）；

2. 协作机器人专项规范：原 ISO/TS 15066:2016（四种协作模式）已于 2025 年正式整合并入新版 ISO 10218-2，不再作为独立技术规范发布，全球统一以 ISO 10218 系列作为唯一核心依据；

3. 功能安全可靠性：ISO 13849（机械安全性能等级 PL）、IEC 62061（安全完整性等级 SIL），对应中国国标 GB/T 16855、GB/T 20438；

4. 区域准入强制标准：欧盟 CE 认证（依托机械指令 2006/42/EC）、美国 ANSI/RIA R15.06、加拿大 CSA Z434；

5. 细分场景专项：医疗机器人 ISO 13482、服务陪护机器人 ISO 13482、移动机器人 ISO 18646。

2.1.2 ISO 10218-2:2025 核心修订与人机协作四大模式标准化固化

新版标准将原 TS 15066 定义的四类人机协作模式完全纳入强制规范，明确每一种模式的硬件必备条件、动态参数阈值、风险评估流程，也是全球厂商产品合规认证的硬性门槛：

模式一：安全监控停止（SMS）

人员进入预设虚拟安全区域后，机器人必须在200ms 以内完成受控停机，停机制动距离根据实时运行速度动态计算；1m/s 线速度下最大制动距离不得超过 200mm，区域感知可采用激光扫描仪、3D 视觉、红外光幕实现，系统必须具备双通道冗余检测，单一传感器故障不可跳过安全逻辑。该模式多用于人员间歇性进入作业区的上下料工位。

模式二：手动引导模式（HG）

操作人员手持末端执行器拖拽机器人示教编程，机器人通过六维力传感器识别外力，允许人工引导最大作用力限值 50N；机器人需实时反馈阻力力矩，超出阈值立即锁止运动，禁止无传感器纯程序引导，杜绝拖拽过程中夹伤操作人员手指。

模式三：速度与分离监控（SSM）

依靠视觉定位实时测算人机直线距离，建立动态安全分级区间：

• 人机间距＞500mm：机器人可按照额定工艺速度运行；

• 300mm≤间距≤500mm：末端线速度强制降至 0.3m/s 以下；

• 间距＜300mm：直接触发减速停机，相对运动速度差不得高于 0.6m/s。
该模式适合多机器人集群与人大范围协同作业场景。

模式四：功率与力限制模式（PFL，最主流纯协作模式）

无需虚拟区域与外部感知设备，依靠关节内置力矩传感器限制碰撞接触力与压强，是狭义 “协作机器人” 核心定义标准。标准明确瞬态碰撞接触力上限150N，准静态持续接触力上限 100N；人体不同部位压强差异化管控：手掌≤140N/cm²、躯干≤20N/cm²、颈部要害部位瞬态压强不得超过 300N/cm²，所有阈值基于弗劳恩霍夫研究所人体伤害生物力学实验数据设定，防止挤压、撞击造成骨折与软组织损伤。

2.2 国内国家标准推进现状与对标差距

国家标准化管理委员会已于 2024 年立项《协作机器人安全要求》国家标准，计划 2026 年下半年正式报批实施，核心对标 ISO 10218-2:2025，重点补齐三项本土化强制条款：

1. 强制要求协作机器人安全控制系统采用三级硬件冗余，主控、安全逻辑板、急停回路相互独立，单一模块失效不会丧失安全停机功能；

2. 统一国内产品碰撞检测响应时间硬性门槛≤100ms，高于国际标准 200ms 的基础要求，收紧安全底线；

3. 新增机器人设备唯一标识码制度，每台协作机器人搭载 29 位终身溯源编码，覆盖生产、销售、部署、维保、报废全生命周期，安全事故可精准溯源厂商与批次。

当前国内行业主要标准化短板：一是大量低端协作机器人仅软件模拟力矩检测，未搭载实体关节力矩传感器，无法满足 PFL 模式力控限制标准，依靠噱头标注 “协作机器人”；二是产线集成环节缺少第三方风险评估流程，集成商直接部署设备未按照 ISO 10218-2 完成场景风险判定；三是医疗、养老场景无配套细分国标，直接套用工业标准导致安全冗余不足或约束过度。

2.3 全球标准落地执行的落地难点与标准化解决思路

2.3.1 落地核心痛点

1. 跨国企业多厂区分布，欧盟 CE、北美 R15.06、中国国标多套认证体系重复检测，合规成本高；

2. 标准仅定义结果阈值，未统一传感器通信协议、数据上报格式、安全日志字段，跨品牌设备无法统一监管；

3. 中小企业产线改造资金有限，存量传统机器人加装协作安全模块缺少标准化改造方案。

2.3.2 标准化推进路径

1. 推动国标与 ISO 10218-2025 采信互认，国内认证报告可直接用于欧盟 CE 准入，减少重复检测；

2. 由机器人产业联盟牵头制定《协作机器人安全数据中台接口规范》，统一 EtherCAT、PROFINET、Modbus 三类主流工业协议下安全数据输出格式；

3. 发布存量机器人协作化改造通用技术导则，明确光幕、3D 视觉、力矩外接模块的加装接线逻辑与安全参数配置模板。

第三章 人机协同三大核心安全技术标准化规范设计

3.1 碰撞极速检测：感知架构、算法响应、分级处置全流程标准

碰撞检测是人机协同第一道物理安全防线，核心目标是提前预判碰撞、瞬时识别接触、分级执行制动，杜绝刚性撞击伤人事故。本章节从硬件选型、响应指标、算法逻辑、处置策略四个维度建立标准化体系。

3.1.1 两类主流检测硬件架构标准化分级

按照检测精度与适用场景划分为两个等级，明确准入使用范围：
一级（原生关节力矩传感方案，合规 PFL 模式必备）
机械臂每个关节内置六维力矩传感器，直接采集关节输出扭矩数据，无需外部视觉辅助。高端机型传感器精度可达额定力矩 0.5% 以内，可识别 0.5N 微小外力触碰；中端国产化机型精度需控制在 2% 以内，最低可检测力不大于 10N。禁止采用电机电流估算力矩的纯软件方案作为唯一碰撞检测手段，此类方案滞后性高、误判率大，仅可作为辅助校验手段。

二级（外部环境感知方案，适配 SMS/SSM 模式）
包含 3D 深度视觉相机、激光安全扫描仪、分布式红外传感器阵列，用于全局作业区域人员入侵预判。标准规定单台视觉设备定位误差≤5cm，激光扫描刷新频率≥30Hz，单传感器信号延迟不得超过 15ms；多传感器融合必须采用时间戳对齐机制，避免多源数据不同步造成区域误判。

3.1.2 极速响应硬性指标标准化

1. 接触式碰撞（力矩触发）：从外力作用到控制器下达停机指令总耗时 \\≤80ms\\，国标强制上限 100ms；

2. 区域入侵预判（视觉 / 激光触发）：人员进入预警区至机器人减速指令下发≤120ms；

3. 双冗余校验机制：单一传感器报警不可直接停机，需另一路传感通道同步确认风险后执行安全动作，规避传感器故障误停机影响生产。

3.1.3 碰撞后三级处置策略标准化

根据碰撞力度、人机位置关系预设标准化响应逻辑，兼顾安全与生产连续性：

1. 轻度触碰（作用力＜50N）：机器人沿受力反方向柔顺退让 5-10cm，不直接停机，完成避让后提示告警，操作人员确认后继续工序；

2. 中度撞击（50N≤作用力≤150N）：立即降速至 0.1m/s 并锁定当前点位，弹窗记录故障日志，需现场人员权限解锁方可复位；

3. 重度超限（作用力＞150N 或力矩突变超阈值 30%）：触发硬件级急停，切断动力输出，锁定程序不可本地修改，必须管理员权限调取日志排查后方可重启设备。

3.2 力控柔性交互：阻抗控制参数、人机交互边界、柔顺作业标准化

力控柔性交互区别于传统机器人位置闭环控制，以力信号作为主反馈量，实现机器人顺应外力、适配工件形变、缓冲人机接触冲击，是人机友好协同的核心技术，需对阻抗参数、分场景力控阈值、柔顺逻辑进行统一规范。

3.2.1 阻抗控制基础参数标准

机器人控制器需支持刚度（K）、阻尼（B）惯性（M）三组参数可配置，并划分基础档位：

• 档位 1（人机直接接触示教）：刚度 K≤50N/m，阻尼 B 低阻尼模式，外力可轻松拖拽，适配人工手动引导；

• 档位 2（常规装配协同）：刚度 K=200-800N/m，用于螺丝拧紧、零件插接，既能保证装配压力又可缓冲错边顶死应力；

• 档位 3（重型负载作业）：刚度 K=1000-2000N/m，仅允许无人员近距离接触场景使用，必须联动虚拟围栏限制人员靠近。

系统禁止参数无上限开放，每一档位设置后台锁定上限，普通操作工无权限修改刚度极值。

3.2.2 分场景接触力标准化阈值

结合 ISO 生物力学数据与国内应用场景，制定差异化上限：

1. 工业通用协作工位：静态接触力≤100N，瞬时碰撞力≤150N；

2. 精密电子装配（PCB、微型元器件）：最大作用力≤20N，防止压碎工件同时避免夹伤手指；

3. 医疗手术辅助场景：末端力控精度 ±0.1N，最大操作力严格限定 10N 以内，防止术中损伤人体组织；

4. 养老陪护搀扶场景：搀扶拉力上限 60N，支持拉力超限立即松脱，避免拖拽老人造成摔倒扭伤。

3.2.3 柔性交互安全兜底机制

力控系统必须搭载位置限位双重保护：即使力控参数失效，机器人关节运动角度、末端笛卡尔坐标不得超出预设安全空间；当力控反馈信号丢失（传感器断线），机器人强制锁止运动，禁止带病运行。

3.3 权限分级安全机制：账号层级、操作边界、日志留痕标准化

机器人程序误改、参数越权篡改是仅次于碰撞伤人的第二大事故诱因，根源在于权限体系扁平化，任何接触设备人员均可修改核心运行逻辑。本报告设计四级账号权限架构，全操作链路强制日志记录，实现操作行为可追溯、越权行为可拦截。

3.3.1 四级权限层级划分与操作范围约束

3.3.2 权限管控标准化硬性规则

1. 账号实名制绑定工号与人脸 / 指纹双重验证，一台机器人最多绑定 3 名一级管理员，账号有效期最长 1 年，到期自动冻结；

2. 所有参数修改、程序上传、安全配置改动必须填写操作事由，系统自动记录操作人员、时间、前后参数对比、设备 IP 地址；

3. 越权操作被拦截后，信息实时推送至企业安全管理后台，留存拦截记录不可删除；

4. 设备本地日志仅支持只读查看，日志删除权限仅开放给一级管理员，且删除行为永久留痕审计。

3.3.3 离线场景权限兜底

机器人断开工厂内网后，仅允许四级操作工基础启停操作；二级及以上权限修改操作必须联网上传操作记录，离线状态下锁定高级编辑功能，防止脱离监管恶意篡改程序。

第四章 多场景差异化安全边界划分与专项标准化要求

人机协同不能采用 “一套标准适配全行业” 的粗放模式，工业制造、医疗手术、养老陪护三类场景风险等级、作用对象、伤害后果天差地别，需针对性划定安全边界、准入条件、冗余防护等级，明确各场景不可逾越的安全红线。

4.1 工业制造场景协作机器人安全边界（中风险等级）

4.1.1 适用场景

3C 装配、汽车零部件组装、物料上下料、产品打磨检测、仓储分拣，人员与机器人共同完成流水线重复性工序，伤害类型以挤压、撞击、夹伤为主。

4.1.2 空间边界规范

1. 无围栏纯 PFL 协作模式：作业区域地面张贴警示标识，机器人末端最大伸展范围 1 米内禁止放置人体要害部位（头颈）；

2. 半围栏 SSM 监控模式：设置光电虚拟防护墙，划分预警区（减速）、禁止区（停机）两级空间边界；

3. 多机协同集群：单台机器人之间预留最小安全间距≥30cm，防止机械臂互相干涉后连带碰撞操作人员。

4.1.3 程序与作业边界红线

1. 机器人负载不得超过铭牌额定值 110%，超重运行强制限速 50%；

2. 机器人不可手持尖锐刀具、高速旋转打磨头直接面向无防护操作人员，此类工具作业必须切换 SMS 监控停止模式；

3. 夜班无人值守自动运行阶段，必须启动区域人体红外检测，检测到人员闯入立即整机断电停机。

4.1.4 事故责任与审计边界

设备硬件缺陷由机器人厂商承担主体责任；产线集成方案风险漏洞由系统集成商负责；人员违规翻越警示区域、强行拖拽机器人属于人为责任，后台日志可作为事故定责依据。

4.2 医疗手术场景机器人安全边界（极高风险等级，生命级约束）

医疗机器人直接作用于人体病患，一旦失控将造成不可逆医疗损伤，对标 ISO 13482 医用机器人标准，建立最严苛安全约束体系。

4.2.1 操作权限边界

1. 手术机器人无全自动独立执行权限，所有动作必须由主刀医生实时手控引导，机器人仅作为动作放大执行端；

2. 采用双人复核机制：主操作医师 + 巡回护士双授权方可解锁手术程序，单一人脸验证无法启动设备；

3. 程序参数禁止本地修改，手术方案术前在医院内网服务器固化下发，术中仅可微调位移，不可更改底层运动逻辑。

4.2.2 力控与运动物理边界

1. 末端执行器位移速度上限 5mm/s，远低于工业场景 0.3m/s 阈值，最大限度压缩突发运动风险；

2. 组织接触力控制区间 0.1N-10N，超出区间立刻锁死机械臂，同时声光报警并提示医生；

3. 预设人体解剖禁区坐标，机器人程序内置器官避让空间，无论手动指令如何输入，机械臂无法进入预设危险解剖区域。

4.2.3 数据与隐私安全边界

1. 手术影像、患者病灶数据采用端侧本地加密存储，不可默认上传云端；

2. 诊疗数据保存期限严格按照卫健委规范设定，超期自动脱敏销毁，禁止私自拷贝患者个人医疗信息；

3. 设备固件必须经过医疗器械 NMPA 注册审批，禁止私自刷机、安装第三方插件，防范网络入侵篡改手术轨迹。

4.3 养老陪护场景机器人安全边界（中低风险，侧重防摔倒、防拖拽）

陪护机器人服务老年群体，用户行动迟缓、反应能力弱，核心风险为搀扶拖拽力度不当、移动底盘碾压脚部、机械臂误磕碰，安全边界以 “防二次伤害” 为核心。

4.3.1 机械交互边界

1. 搀扶机械臂拉力阈值锁定 60N，外力反向拉扯超过阈值直接脱力松脱，避免强行拖拽导致老人跌倒骨折；

2. 上肢机械臂最小开合间隙≥8cm，防止手指、衣袖夹入关节缝隙；

3. 整机重量不超过 35kg，底盘具备碰撞回弹功能，碰到人体后立即反向后退。

4.3.2 环境与权限边界

1. 家庭养老模式下，监护人手机端可远程锁定机器人运动范围，划定卧室、卫生间等禁止进入区域；

2. 机器人自主导航过程中，识别到地面障碍物、人体腿部优先绕行，无法绕行则原地停机并语音提示；

3. 系统后台保留操作记录，但家庭端支持本地关闭非必要数据采集，严格遵循《个人信息保护法》最小采集原则，仅保留安全告警日志，不录制日常陪护音视频。

4.4 三大场景安全核心指标对标汇总

第五章 OT 运维 + IT 数据联动一体化安全管控框架搭建

传统产线安全管理割裂为OT 现场设备运维（设备维修、急停处置、硬件检修）与IT 后台信息管理（日志存储、网络安防、数据审计）两大独立体系，OT 故障信息无法同步至 IT 风控平台，IT 网络攻击无法联动 OT 设备执行安全闭锁，形成管控盲区。本章节构建双向互通、闭环处置的全域安全管控架构，打通运维与数据链路。

5.1 整体架构四层逻辑架构

1. 设备感知层（OT 端底层）：机器人本体传感器、安全 PLC、视觉激光采集原始安全数据（力矩、位置、报警、权限操作）；

2. 边缘网关层（协议转换中枢）：兼容 EtherCAT、SafeMove、DCS 等各品牌私有安全协议，将异构数据标准化封装，区分运维数据流与审计数据流；

3. OT 运维调度层（车间现场）：部署本地安全运维平台，负责就近预警、现场派单、故障停机处置、产线联锁；

4. IT 数据中台层（企业总部）：集中存储全厂区机器人安全日志、风险报表、权限台账，对接企业 SIEM 安全审计系统，实现网络威胁识别、跨厂区风险分析、合规台账归档。

5.2 OT 现场运维体系标准化流程

5.2.1 三级风险响应运维机制

1. 一般预警（人员靠近预警区、参数轻微偏移）：边缘网关推送声光提示 + 移动端 APP 消息，由当班班组长现场核查处置，处置结果线上一键核销；

2. 次要故障（单次碰撞告警、传感器信号波动）：自动生成运维工单，指派设备维保人员 30 分钟内到场排查，上传检修记录与设备复测数据；

3. 重大安全事件（重度碰撞、越权篡改、网络异常入侵）：立即下发指令切断机器人动力电源，锁定控制器，同步上报企业安全负责人，启动车间应急管理流程，留存现场所有原始数据不可覆盖。

5.2.2 设备运维标准化规范

所有定期保养、安全回路检测、力矩传感器校准必须录入 OT 运维台账，系统设置强制维保倒计时，超期未完成维保则限制机器人高速运行权限；安全急停按钮、门锁回路每季度执行一次强制功能性测试，测试记录同步归档至 IT 后台。

5.3 IT 数据联动审计与网络安全防护体系

5.3.1 数据采集与留存规范

1. 必采数据项：机器人实时坐标、关节力矩、运行速度、账号登录记录、参数修改记录、报警事件、急停触发原因、网关接入 IP；

2. 存储周期：工业场景日志最低留存 1 年，医疗场景诊疗相关日志留存 3 年，满足安全生产与监管溯源要求；

3. 数据分级：设备运行指标为普通数据，权限操作与安全事故记录标记为核心涉密数据，加密存储且不可批量删除。

5.3.2 网络安全零信任架构适配

1. 机器人控制器划分独立工业 DMZ 隔离网段，禁止直接接入企业办公局域网，办公网需通过权限网关单向调取日志，反向控制指令必须经过多级证书认证；

2. 固件升级采用签名校验机制，未经过厂商官方加密签名的升级包网关直接拦截，杜绝恶意固件植入篡改安全逻辑；

3. IT 端 SIEM 系统持续监测网关异常流量，出现高频异地 IP 访问、批量指令下发等攻击特征，联动 OT 网关直接切断机器人网络连接，防止远程劫持设备引发安全事故。

5.4 数字孪生可视化安全管控模块

在 IT 中台搭建产线数字孪生镜像，1:1 映射物理车间机器人布局与虚拟安全区域：

1. 实时可视化展示每台机器人安全状态、人机距离、风险热力图；

2. 新产线上线前在孪生系统内模拟人员闯入、程序误动作等极端场景，提前优化安全参数与运动路径，将事后处置前置为事前风险规避；

3. 按月自动生成人机协同安全合规报告，统计事故频次、违规操作数量、维保完成率，为企业安全生产考核提供量化依据。

第六章 行业现存标准化痛点与分阶段落地实施路径

6.1 当前协作机器人标准化体系五大核心短板

6.1.1 产品准入标准宽松，低端产品混淆 “普通机器人” 与 “协作机器人” 概念

大量厂商未搭载硬件力矩传感，仅依靠软件算法模拟碰撞检测，未通过 ISO 10218 功能安全认证即标注协作机型，低价抢占下沉市场，安全防护能力不满足人机共线基础要求，行业缺少强制市场准入抽检机制。

6.1.2 跨品牌设备协议不兼容，集群协同无统一通信标准

主流外资品牌与国产机器人安全告警协议、数据输出格式互不通用，多品牌混线产线无法接入同一套安全管控平台，只能单设备单独监管，全域管控难度大，缺少行业统一数据接口团体标准。

6.1.3 场景专项标准缺失，医疗、养老领域规范碎片化

仅有通用工业机器人标准，医疗机器人依赖医疗器械单独注册，养老陪护机器人暂无国家强制安全规范，产品设计无统一参考依据，不同企业防护方案差异极大。

6.1.4 安全风险评估非强制性，项目集成环节合规流于形式

按照 ISO 要求人机协同产线部署前必须完成专项风险评估，但国内绝大多数集成项目省略该环节，仅依靠集成商经验设置参数，无第三方机构出具风险评估报告，事故发生后合规举证缺失。

6.1.5 安全责任界定标准模糊，厂商、集成商、使用企业权责不清

出现伤人事故后，难以快速判定是产品硬件缺陷、集成方案漏洞还是企业现场管理违规，缺少标准化的事故溯源判定流程与权责划分导则。

6.2 短期（1 年内）落地行动方案

1. 行业协会牵头发布《协作机器人产品安全分级目录》，明确 A 级（硬件力矩传感、全 ISO 认证）、B 级（外部感知辅助协作）、C 级（禁止无围栏人机共线）三级产品使用限制；

2. 推动地方市场监管部门将协作机器人纳入工业产品质量抽检清单，重点核查碰撞检测响应时间、力控阈值两项硬性指标；

3. 编制《人机协同产线风险评估通用模板》，统一评估维度、检查表、报告格式，方便集成商与企业标准化落地。

6.3 中期（1-3 年）标准化体系完善计划

1. 完成《协作机器人安全要求》国标正式实施，配套发布检测方法、认证细则、标识管理办法；

2. 制定《多品牌协作机器人安全数据互通团体标准》，统一网关接口、日志字段、告警编码；

3. 分别立项医疗辅助机器人、养老陪护机器人细分国家标准，补齐场景专项规范；

4. 建立第三方功能安全认证机构名录，强制要求人机协同项目上线前完成第三方风险认证备案。

6.4 长期（3-5 年）产业生态标准化目标

1. 实现国内国标与 ISO 国际标准双向互认，中国协作机器人安全规范成为全球参考范本之一；

2. 搭建全国机器人安全溯源公共服务平台，依托设备唯一标识码实现全生命周期监管；

3. 将人机协同安全管控纳入智能制造工厂星级评定、绿色工厂评审硬性指标，倒逼企业主动落实安全体系建设。

第七章 结论与产业建议

7.1 核心研究结论

1. 智能制造从物理隔离走向人机共线是不可逆产业趋势，传统围栏式安全体系无法适配柔性生产需求，必须构建以国际功能安全标准为根基、极速碰撞检测与力控交互为技术核心、分级权限为程序兜底、分场景边界为差异化约束、OT+IT 融合管控为全域闭环的全新人机协同安全体系；

2. ISO/TS 15066 并入新版 ISO 10218-2:2025 标志全球协作机器人标准完成统一整合，国内国标正在收紧安全指标，行业将从野蛮生长转向强合规管控；

3. 工业、医疗、养老三大场景风险层级差异显著，不可套用同一套安全参数，必须从作用力限值、运动速度、自主权限、冗余架构、数据隐私五个维度划定专属安全红线；

4. OT 运维与 IT 数据割裂是产线安全管理最容易忽视的漏洞，数字孪生 + 边缘网关 + 数据中台架构能够实现事前模拟、事中预警、事后审计的全流程风险管控，显著降低人机伤害事故概率；

5. 行业标准化短板集中在准入监管、协议互通、细分场景规范、强制评估、权责界定五大方向，需要监管机构、行业联盟、设备厂商、集成商、终端用户多方协同推进制度落地。

7.2 面向不同市场主体的产业落地建议

7.2.1 机器人本体厂商

1. 主力产品线必须搭载原生关节力矩传感器，严格对标 ISO 10218 功能安全等级，明确产品可支持的协作模式，禁止虚假标注协作属性；

2. 开放标准化安全数据接口，主动适配行业统一网关协议，便于接入第三方安全管控平台；

3. 建立产品批次溯源台账，针对安全缺陷机型主动启动召回机制。

7.2.2 系统集成商

1. 所有人机共线项目必须出具正式风险评估报告，根据作业场景选择对应协作模式，严禁无评估直接部署无围栏方案；

2. 方案设计预留边缘网关接入点位，为后续企业全域安全平台对接预留扩展空间；

3. 向甲方明确告知设备安全边界与操作禁忌，做好现场操作人员安全培训留存记录。

7.2.3 生产制造 / 医疗机构 / 养老运营终端企业

1. 建立设备分级账号管理制度，杜绝全员无权限管控操作机器人；

2. 落实设备定期安全校准与维保制度，不擅自屏蔽急停、虚拟围栏等安全功能；

3. 接入企业级 IT 安全审计平台，留存至少一年以上安全运行日志，完善安全生产档案；

4. 针对高风险工位保留必要物理防护，不盲目追求完全无围栏化，平衡生产效率与安全冗余。

7.2.4 行业监管与标准化组织

加快细分领域国家标准立项与发布，建立常态化产品质量监督抽查机制，推动第三方安全认证市场化，明确人机协同安全事故的权责判定细则，以标准化筑牢智能制造人机共生的安全底线。

7.3 报告后续研究方向

本报告聚焦硬件安全、控制逻辑、标准体系与运维框架，后续泷澹工业研究院将围绕 AI 大模型预判式风险预警、人形机器人全身协同安全规范、跨厂区机器人安全数据区块链存证、远程运维安全防护四大方向展开深度专项研究，持续迭代人机协同安全标准化体系内容。

编制落款
泷澹实业（上海）有限公司
泷澹工业研究院
泷澹机器人产业网研究部
2026 年 07 月 13 日