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简介：ISO 10218-2:2025《机器人——安全要求——第2部分：工业机器人应用与机器人单元》是国际标准化组织于2025年2月发布的第二版工业机器人安全标准，面向机器人制造商、系统集成商、终端用户、安全组件供应商及认证检测机构。标准系统规定了机器人在集成、安装、调试、运行、维护、停用及再部署各环节的强制性安全准则，覆盖串联关节型、并联Delta、SCARA、直角坐标及协作机器人，并针对协作应用提出接触力与压强限值、碰撞能量吸收测试、协作区域边界检测精度等增强条款，同时给出安全停止类别、安全距离计算、验证与确认程序及风险评估工作表等工程化工具。资源包为1个PDF文件，约3.65MB，内容为英文与法文双语正式标准文本，章节结构完整，便于按条款检索查阅。目前已有72人学习下载，适合从事机器人安全设计、系统集成与合规认证的工程师及安全管理人员参考使用。

1. ISO 10218-2-2025 工业机器人单元安全要求：从标准条文到现场落地的距离

很多做工业机器人集成的工程师都有过这种经历：机器人本体防护做得滴水不漏，围栏、光栅、安全门锁一应俱全，结果验收时审核员指着一个你从来没注意过的角落说“这里不满足 ISO 10218-2 的间距要求”。ISO 10218-2-2025 就是专门管这件事的标准——它不针对机器人本体（那是 10218-1 的范畴），而是针对“机器人单元”这个整体，包括机器人、末端执行器、工件、夹具、防护装置以及它们之间的空间关系。2025 版在旧版基础上进一步明确了协作应用场景下的安全要求、风险评估流程和验证方法。这篇文章面向的是正在做机器人单元集成、安全方案设计或准备过 CE/ISO 认证的工程师，我会把标准里最容易被忽略但现场审核必查的几个点拆开讲清楚，包括安全距离怎么算、风险评估怎么做、验证怎么过，以及那些“标准写了但没人告诉你具体怎么操作”的灰色地带。

2. 机器人单元的安全距离与空间约束：标准条文背后的计算逻辑

2.1 为什么安全距离不是“差不多就行”

ISO 10218-2 对安全距离的要求不是拍脑袋定的，它背后有一套基于人体尺寸、运动速度和反应时间的计算模型。标准里引用了 ISO 13857（安全距离）和 ISO 13855（安全装置定位）的方法论，核心逻辑是：从危险源到安全防护装置的距离，必须大于人体部位在检测装置触发到机器完全停止这段时间内可能移动的距离。

这个距离由三个变量决定：接近速度、总停止时间和检测装置的响应时间。接近速度通常取 1.6 m/s（步行速度）或 2.0 m/s（快速接近），总停止时间包括控制系统响应时间、制动时间和机器人实际减速时间。很多集成商翻车就翻在这里——他们只算了机器人本体的停止时间，忘了末端执行器上还挂着一个 5 公斤的焊枪，惯量大了，停止距离直接翻倍。

标准里给了一个通用公式：

S = K × (T + C) + Zs + Zr

其中 S 是最小安全距离，K 是接近速度，T 是总停止时间，C 是检测装置响应时间，Zs 是机器人停止位置偏差，Zr 是检测装置分辨率带来的附加距离。这个公式看起来简单，但每个参数的取值都有讲究。

2.2 用 Python 算一遍最小安全距离

下面这段代码是我在实际项目中用来快速估算安全距离的脚本，参数可以根据具体机器人型号和防护装置调整：

# ISO 10218-2 安全距离快速估算 # 参数说明： # K: 接近速度 (mm/s)，步行取 1600，快速接近取 2000 # T: 机器人总停止时间 (s)，从安全信号触发到完全停止 # C: 检测装置响应时间 (s)，光栅典型值 0.02-0.05 # Zs: 机器人停止位置偏差 (mm)，重复定位精度差的机器人取 50-100 # Zr: 检测装置分辨率附加距离 (mm)，光栅分辨率 14mm 时取 14 def calc_safety_distance(K=1600, T=0.5, C=0.03, Zs=50, Zr=14): """ 计算最小安全距离，单位 mm 返回：安全距离值及各项贡献 """ S = K * (T + C) + Zs + Zr return { "总安全距离_mm": round(S, 1), "运动贡献_mm": round(K * T, 1), "响应贡献_mm": round(K * C, 1), "偏差贡献_mm": Zs, "分辨率贡献_mm": Zr } # 示例：一台 6 轴机器人，负载 10kg，停止时间 0.45s result = calc_safety_distance(K=1600, T=0.45, C=0.03, Zs=50, Zr=14) for k, v in result.items(): print(f"{k}: {v}")

跑出来结果是总安全距离约 862 mm。如果你用的是安全 PLC 加光栅，响应时间可能压到 0.02s，但停止时间受机械惯量限制很难低于 0.3s。这里的关键参数是 T——它必须用实测值，不能用样本上的“典型停止时间”。我一般会在现场用示波器抓安全信号和编码器停止信号的时间差，连续测 10 次取最大值，再留 20% 余量。

2.3 空间约束里最容易被忽略的三个点

第一个是末端执行器的扫掠空间。标准要求考虑机器人全姿态下的最大包络，但很多人只画了机器人本体的工作空间，忘了焊枪、吸盘、夹具在极限姿态下会伸出去多少。我见过一个案例，机器人本体离围栏还有 300mm，但焊枪在某个姿态下直接戳穿了围栏网格。

第二个是工件上下料区域的重叠。当操作员需要手动上料时，这个区域既是生产空间又是人员接近空间，标准要求这里必须做风险评估并采取额外措施。常见做法是加安全地毯或激光扫描仪，但扫描仪的保护区设置必须和机器人运动区域做互锁，不能只靠软件逻辑。

第三个是维护通道的宽度。标准没有给具体数字，但引用了 ISO 14122 的通道要求。我的经验是：如果维护人员需要带着工具通过，净宽不要低于 600mm；如果需要搬运部件，至少 800mm。这个数字审核员不会拿尺子量，但如果你连 500mm 都不到，他一定会开不符合项。

3. 风险评估与验证：从文件到现场的完整链路

3.1 风险评估不是填表，是找边界

ISO 10218-2-2025 要求对机器人单元做完整风险评估，流程遵循 ISO 12100。但标准里没有告诉你的是：风险评估的核心不是把表格填满，而是找到“任务与任务之间的边界”。什么叫边界？比如正常生产时机器人高速运行，这是一种状态；操作员开门进入换料，这是另一种状态；维护时机器人断电但夹具里还有工件，这又是一种状态。每种状态下的危险源和风险等级都不一样。

我一般会把机器人单元拆成 5 到 8 个任务场景：自动运行、手动上料、换型调整、故障排除、维护保养、清洁。每个场景单独做风险评估，重点看三个维度：人员暴露频率、危险严重程度、避免伤害的可能性。这三个维度乘起来就是风险等级，标准要求降到可接受水平。

这里有个实操技巧：用表格把每个场景的“危险源-暴露人员-现有防护-剩余风险”列清楚。不要写“操作员可能被机器人撞到”这种笼统描述，要写“在手动上料模式下，操作员伸手进入夹具区域时，机器人可能从等待位移动到取件位，移动速度 800mm/s，操作员反应时间 0.3s，现有防护为安全门锁，剩余风险为中等”。这种颗粒度才能让审核员信服。

3.2 验证流程的四个阶段

标准把验证分成四个阶段：设计验证、安装验证、功能验证和定期验证。每个阶段的输出物不一样，但很多集成商只做了功能验证，前两个阶段的文档缺失，导致认证时被退回。

设计验证要检查图纸和计算书，确认安全距离、防护装置选型、控制系统架构符合标准要求。这个阶段最常见的坑是安全回路架构——标准要求安全相关控制系统的性能等级达到 PL d（ISO 13849-1），但很多人用普通 PLC 加安全继电器就敢说满足，实际上安全继电器的触点寿命和故障检测能力根本达不到 PL d。

安装验证要现场检查机械安装、电气接线和标识。这里有个细节：标准要求所有安全装置必须有清晰标识，包括急停按钮、复位按钮、安全门锁。标识的颜色、形状和文字都有规定，比如急停必须是红色蘑菇头加黄色背景，复位必须是蓝色或黑色。我见过一个项目因为复位按钮用了绿色被开不符合项。

功能验证要逐项测试安全功能：急停、安全门、光栅、限速、力矩限制。每项测试要记录触发条件、响应时间和恢复方式。这里的关键是测试用例要覆盖所有任务场景，不能只测自动运行模式。

定期验证是用户的责任，但集成商要在手册里写清楚验证周期和方法。标准没有给固定周期，一般建议至少每年一次全面验证，高风险场景每季度一次。

3.3 验证记录表模板

下面这个表格是我在项目里用的验证记录模板，可以直接改成 Excel 用：

这个表格看起来简单，但每个测试项都要有对应的测试视频或照片作为证据。审核员不一定看视频，但如果你拿不出来，他就会怀疑你根本没测。

4. 协作应用与安全功能：2025 版新增要求的落地方法

4.1 协作机器人单元和传统单元的区别

ISO 10218-2-2025 对协作应用的要求比旧版更具体了。协作机器人单元和传统单元最大的区别是：传统单元靠围栏把人和机器人隔开，协作单元靠安全功能把人和机器人隔开。标准里列了四种协作模式：安全监控停止、手动引导、速度和间距监控、功率和力限制。

每种模式对应不同的安全功能配置。安全监控停止最简单，机器人停了就行，但恢复时必须手动确认。手动引导需要三位置使能装置，松开或按到底都要停止。速度和间距监控需要视觉或激光传感器实时检测人的位置，动态调整机器人速度。功率和力限制最复杂，需要力矩传感器和碰撞检测算法，标准对最大允许力和压力有明确表格。

我见过很多项目号称是协作机器人，但实际上只做了安全监控停止，其他三种模式都没实现。这在 2025 版标准下是不合规的，因为标准要求根据应用场景选择协作模式，不是随便选一个就行。

4.2 功率和力限制的测试方法

功率和力限制是协作应用里最难验证的部分。标准引用了 ISO/TS 15066，给出了人体各部位的最大允许力和压力值。比如手部最大允许力 140N，压力 200N/cm²；胸部最大允许力 140N，压力 100N/cm²。这些值看起来宽松，但实际测试时很容易超标。

测试方法是用力传感器在机器人运动路径上模拟人体部位，记录碰撞时的力和压力。我一般用下面这个流程：

# 协作机器人功率和力限制测试数据记录 # 模拟手部碰撞，记录最大力和压力 import numpy as np # 假设采样率 1000Hz，记录 2 秒 sampling_rate = 1000 duration = 2 t = np.linspace(0, duration, sampling_rate * duration) # 模拟碰撞力曲线：先上升后下降 force = 120 * np.exp(-((t - 0.5) ** 2) / 0.02) # 峰值 120N pressure = force / 2.5 # 假设接触面积 2.5cm² max_force = np.max(force) max_pressure = np.max(pressure) print(f"最大力: {max_force:.1f} N") print(f"最大压力: {max_pressure:.1f} N/cm²") # 判定标准：手部最大力 140N，压力 200N/cm² if max_force <= 140 and max_pressure <= 200: print("合格") else: print("不合格，需要调整碰撞检测参数")

这个脚本只是模拟，实际测试要用真实力传感器。关键参数是接触面积——标准里给的是典型值，但实际接触面积取决于末端执行器的形状和人体部位。我一般会做 10 次测试，取最大值，再留 20% 余量。

4.3 安全功能的 PL d 验证

标准要求安全相关控制系统的性能等级达到 PL d，这意味着平均危险失效时间（MTTFd）要高，诊断覆盖率（DC）要中等以上，共因失效（CCF）要控制。很多集成商用安全继电器搭安全回路，但安全继电器的 MTTFd 通常只有 100 年，达不到 PL d 的要求。

我的做法是用安全 PLC 加安全 I/O 模块，安全 PLC 的 MTTFd 可以到 2500 年，配合双通道接线和交叉监控，轻松满足 PL d。但要注意：安全 PLC 的程序也要做验证，包括逻辑正确性、响应时间和故障检测。标准要求安全程序必须独立于标准程序，不能混在一起。

验证 PL d 需要计算，不是拍脑袋说满足就满足。ISO 13849-1 给了计算公式，我一般用 SISTEMA 软件算，输入每个安全部件的 MTTFd、DC 和 CCF，输出 PL 等级。如果算出来是 PL c，那就得换部件或改架构。

5. 避坑与排查：ISO 10218-2 落地时最容易翻车的五个地方

5.1 安全距离算错，审核员拿尺子量

现象：审核员现场测量光栅到机器人运动包络的距离，发现比计算值小 50mm，直接开不符合项。

原因：计算时用了样本上的“典型停止时间”，没有实测；或者忘了末端执行器的惯量影响。

解决：现场用示波器测停止时间，连续 10 次取最大值，再留 20% 余量。末端执行器惯量大的，要单独测带载停止时间。

5.2 安全回路架构不满足 PL d

现象：安全继电器用了单通道，或者安全 PLC 程序没有做交叉监控，审核员要求提供 PL d 计算书时拿不出来。

原因：以为安全继电器就是安全，不知道 PL d 需要计算和验证。

解决：用 SISTEMA 或类似软件算 PL 等级，安全回路必须双通道，安全程序必须独立验证。

5.3 协作模式选错，功能没实现

现象：项目号称协作机器人，但只做了安全监控停止，速度和间距监控、功率和力限制都没实现，审核员判定不合规。

原因：对协作模式的理解停留在“机器人停了就行”，没有根据应用场景选择正确的协作模式。

解决：根据风险评估结果选择协作模式，每种模式对应的安全功能必须全部实现并验证。

5.4 验证记录缺失，认证被退回

现象：功能验证做了，但没有记录，或者记录太笼统，审核员要求补充测试视频和实测数据。

原因：以为做了就行，不知道标准要求“可追溯的验证记录”。

解决：每个验证项都要有测试方法、合格标准、实测值和结论，最好附测试视频或照片。

5.5 标识和文档不完整

现象：急停按钮没有标识，复位按钮颜色不对，手册里没有定期验证方法，审核员开多个不符合项。

原因：忽略了标准对标识和文档的要求，以为这些是小事。

解决：按标准要求做标识，急停红色蘑菇头加黄色背景，复位蓝色或黑色。手册里写清楚验证周期和方法。

6. 从标准到现场：一个机器人单元安全验证的完整检查清单

如果你正在做机器人单元的安全验证，下面这个检查清单可以直接用。我一般会在验收前一周自己先过一遍，把能补的补上，能改的改掉，避免审核员现场开不符合项。

这个清单看起来简单，但每项背后都有血泪经验。我印象最深的一次是安全距离算错了 50mm，审核员拿尺子量完直接说“你们这个单元不能过”，当时离交付只剩三天，连夜改围栏位置，多花了八千块材料费。从那以后我养成了一个习惯：所有安全距离计算书必须附现场实测照片，计算值和实测值并排写，审核员一看就放心。

另一个习惯是：每次做协作机器人项目，我都会在风险评估阶段就把四种协作模式列出来，逐个确认是否适用，不适用的写明理由。这样审核员问起来，我有理有据，不会被他牵着走。

希望帮到你。

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