无人清扫机器人的“安全秘籍”

随着科技的不断进步，各种功能型机器人层出不穷，其中，开放场景的应用成为了机器人技术发展的一个重要方向。

然而，开放场景的多变性也带来了新的挑战——机器人需要面对诸如行人、车辆以及其他障碍物等不可预测的因素。在这样的背景下，安全性能的设计变得至关重要。

作为主攻开放式场景的机器人公司，库萨科技始终将安全放在产品设计的首要准则，并创新性地将国际汽车功能安全标准ISO26262引入机器人领域，这源于一个核心理念：无论是汽车还是机器人，在面对复杂环境时，都需要确保其操作的安全性和可靠性。

众所周知，汽车行业在功能安全方面有着丰富的经验和成熟的标准，所以将此标准应用于机器人，可以确保它们在开放环境中遇到行人、车辆和其他障碍物时能够做出正确的响应，从而避免潜在的风险。

ISO26262是什么？

作为首个为大规模生产的汽车产品制定的功能安全标准，ISO26262提供了一个全面的安全生命周期参考模型，涵盖了从项目管理、开发、生产到运营、服务和报废等各个阶段，旨在确保汽车产品达到必要的汽车安全完整性等级（ASIL），从而保障车辆功能安全。

如何应用于机器人设计开发？

小K是一名工程师，正参与一款无人清扫机器人的设计与开发工作。接下来，让我们沿着小K的工作流程，看看他是如何让机器人变得既高效又安全吧。

👉Step1 危害分析与风险评估

小K先列出了无人清扫机器人在各种工作环境中的潜在风险点，例如户外环境的影响、与非垃圾物体发生碰撞、数据安全等，然后对每个风险进行可能性分析和后果严重性分析，并据此将风险分为低、中、高三等级，最后基于这些评估结果，确定必要的安全功能和技术规格。

为了应对识别出的风险，小K的团队采用一系列技术解决方案：

◉ 采用高防护等级的材料来抵御极端温度、紫外线照射和湿度等环境因素的影响，保护机器人内部电子元件不受损害；

◉ 通过集成多种传感器（激光雷达、红外、超声波和视觉摄像头等）来提供对环境的全面感知，避免机器人与非垃圾物体发生碰撞；

◉ 在关键部件上采用冗余设计，降低某一传感器故障对系统的影响，提高可靠性和安全性；

◉ 实施加密措施以保护通信数据的安全；

......

在方案实施中，小K的团队还通过实地测试对所选方案的有效性进行验证，确保它们能够满足既定的安全标准。

👉Step2 安全完整性等级分配

在完成初步的风险识别和评估后，小K及其团队基于这些风险的严重性和可能性，确定了适用于机器人的安全完整性等级，这是借鉴了ISO 26262标准中量化功能安全要求的概念。

为了确定每个潜在危害的安全完整性等级，团队采用了一个评估模型，该模型综合考虑了危害的严重性（S）、暴露频率（E）以及可控性（C）。根据这个模型，每个危害被赋予一个从A（最低）到D（最高）的安全完整性等级。

安全完整性评估模型

举个例子，如果一个危害的严重性为S2、暴露频率为E2、可控性为C3，则它的安全等级评定则为A。

根据确定的风险等级，小K的团队采取了一系列安全措施：

◉ 使用多种类型的传感器以增加系统的鲁棒性，确保传感器信号能够通过多个硬件路径传输，以减少单点故障的影响；

◉ 持续监控机器人自身健康状态，对硬件和软件进行周期性自检，确保其运行正常；

◉ 将软件划分为独立的模块，便于管理和更新，提高系统的灵活性和可维护性；

◉ 编写操作和维护无人清扫机器人的文档，以指导用户正确使用和维护机器人；

……

此外，小K还建立了定期的安全机制审查流程，以确保它们的有效性，并根据需要进行调整和升级，从而持续提升机器人的安全防护水平。

👉Step3 V模型架构设计

在无人清扫机器人的设计和开发过程中，小K及其团队采用 V 模型设计架构，该模型强调了需求、设计、实现和验证之间的紧密联系。

V模型架构

首先，小K团队需要明确功能和非功能性需求，并确保所有相关方都理解并同意这些需求；

其次，根据需求文档设计无人清扫机器人的总体架构，包括硬件和软件组件的概要设计，并根据设计文档出机器人原型。

最后，对机器人进行整体测试（硬件+软件），验证是否能满足所有预定的安全目标和非功能性需求，并根据测试反馈修复软件缺陷，不断优化无人清扫机器人的性能和功能。

通过以上步骤，小K及其团队研发的无人清扫机器人不仅能够高效地完成任务，而且能够在各种环境下安全可靠地运行。

👉Step4 流程改进

为了提高无人清扫机器人开发流程的成熟度，小K及其团队借鉴了能力成熟度模型集成 (CMMI-DEV) 的方法，持续改进其开发流程，不断提升机器人的功能安全水平，让产品在不断变化的市场和技术环境中保持竞争力。

能力成熟度模型

小K及其团队的工作至此顺利结束，作为这一系列努力的结果，无人清扫机器人星筠®得以正式亮相。

除了参考ISO 26262，星筠®在设计上还遵循了国际标准ISO 22737，该标准针对最高速度为32 km/h的自动驾驶系统专用车辆（ADS-DVs）制定了详细的系统要求、性能要求和测试规范。

在硬件层面，为了抵御户外场景中的恶劣天气，星筠®选择了经过严格测试的车规级零部件来确保其可靠性和耐用性，采用多传感器融合来提供全面的环境感知能力。

在软件层面，星筠®的融合算法能对周围环境作出更为全面的理解，可以准确识别并预测障碍物的运动行为，并基于数据做出相应的决策。

在系统层面，星筠®配备了远程管理平台，可以实时监控机器人的状态。在遇到极端情况时，允许操作者远程接管机器人的控制权，及时引导机器人安全脱困，以确保作业安全。

目前，无人清扫机器人星筠®已在上海、江苏、浙江、广东、四川等15+区域落地，从未发生过安全事故。

结语

随着技术的进步和社会的需求不断增加，无人清扫机器人的应用场景将会越来越广泛。安全性始终是我们关注的核心，只有确保无人清扫机器人的安全可靠，才能真正为人们创造更干净、更安全的生活环境。

探索家

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