Безопасность робототехники на рабочем месте

Большинство промышленных роботов используется на производстве. По данным Международной федерации робототехники (IFR), в 2022 году был установлен мировой рекорд по количеству новых промышленных роботов — 553 052 единицы^[2]. В 2023 году было установлено 541 302 новых робота, а общее количество действующих роботов на заводах по всему миру достигло нового рекорда в 4,28 миллиона единиц^[3][4]. К новым робототехническим технологиям относятся коллаборативные роботы^[5], роботы для персонального ухода, строительные роботы, экзоскелеты^[6], автоматизированные транспортные средства^[7], и беспилотные летательные аппараты (или БПЛА)^[8].

Развитие автоматизации (например, использование стационарных, коллаборативных и мобильных роботов, а также экзоскелетов) имеет потенциал как для повышения условий труда, так и для возникновения новых рисков в сфере производства. 56 % травм, связанных с работой с роботами, — это травмы от зажатия, 44 % — это травмы от удара. Согласно исследованию 1987 года, наибольшему риску подвергаются рабочие сборочных линий, далее — обслуживающий персонал и программисты. Большинство травм были вызваны ошибками человека и недостатками в организации рабочего пространства^[5][7]. Несмотря на отсутствие систематизированной статистики по травматизму, связанному именно с робототехникой, специалисты Национального института охраны труда США (NIOSH) в ходе анализа, опубликованного в 2023 году, выявили 41 смертельный случай, связанный с роботами, за 26-летний период с 1992 по 2017 год в США^[9]. Эти данные уточнили предыдущую оценку в 61 смертельный случай за период с 1992 по 2015 год^[10]. По данным Бюро трудовой статистики США, NIOSH и его партнёры штатов изучили 4 случая фатальных происшествий с участием роботов в рамках программы Fatality Assessment and Control Evaluation. Помимо этого, OSHA проводило расследования случаев смертей и травм, связанных с роботами (результаты доступны на сайте OSHA Accident Search). С увеличением количества коллаборативных и сосуществующих роботов, экзоскелетов и автономных транспортных средств в среде труда количество несчастных случаев и смертей может возрасти.

Стандарты безопасности разрабатываются Ассоциацией предприятий робототехники (RIA) совместно с ANSI. 5 октября 2017 года OSHA, NIOSH и RIA подписали соглашение о сотрудничестве с целью обмена техническими компетенциями, выявления и устранения опасностей, связанных с классическими промышленными роботами и новыми системами совместной работы людей и роботов, а также определения направлений исследований для снижения профессиональных рисков. 16 октября NIOSH учредил Центр по исследованиям в области робототехники в трудовой деятельности (Center for Occupational Robotics Research) с целью «обеспечить научное руководство разработки и использования промышленных роботов для повышения безопасности, здоровья и благополучия работников». Ключевые направления исследований, определённые NIOSH и его партнёрами: отслеживание и предотвращение травм и смертей, разработка и распространение эффективных практик по контролю и обслуживанию машин, а также внедрение научно обоснованных интервенций на рабочем месте.

С 2018 года Центр по исследованиям в области робототехники (Center for Occupational Robotics Research, CORR) Национального института охраны труда США (NIOSH) ведёт активную работу по обеспечению безопасности работников, взаимодействующих с робототехническими системами. Деятельность центра охватывает как традиционных промышленных роботов, так и новые технологии, включая коллаборативных роботов, экзоскелеты и автономные транспортные средства^[11]. Работа CORR соответствует стратегическому плану NIOSH на 2019—2026 годы, а его миссия заключается в научном руководстве разработкой и использованием профессиональных роботов для повышения безопасности, защиты здоровья и благополучия работников^[11].

Ключевые приоритеты исследований центра включают^[12]:

• Мониторинг и анализ травм, связанных с роботами.
• Изучение факторов риска, возникающих при взаимодействии человека, робота, производственных задач и окружающей среды.
• Разработка и оценка научно-обоснованных мер безопасности.
• Исследование правовых, этических и социальных вопросов, связанных с внедрением роботов.
• Распространение информации о безопасном использовании робототехники.

NIOSH уделяет значительное внимание изучению экзоскелетов для снижения производственных травм, особенно нарушений опорно-двигательного аппарата^[13]. Исследовательские проекты центра охватывают оценку влияния экзоскелетов в различных отраслях: при перемещении грузов в торговле, долгосрочные последствия их использования в производстве, риски при работе на высоте в строительстве, а также применение для безопасного перемещения пациентов в здравоохранении^[14]. Кроме того, центр изучает этические и социальные риски, связанные с внедрением экзоскелетов, такие как конфиденциальность данных и дискриминация, и разрабатывает соответствующие руководства^[15].

Центр исследует безопасность взаимодействия человека с автономными транспортными средствами, особенно в строительстве и горнодобывающей промышленности^[16]. Проводятся исследования, направленные на понимание того, как совместное передвижение рабочих и автономных мобильных роботов влияет на поведение и доверие людей к этим технологиям, а также изучаются системы предотвращения столкновений^[17].

В партнёрстве с Национальным научным фондом США (NSF) в рамках программы «Национальная инициатива в области робототехники» (NRI) NIOSH финансирует проекты по разработке и использованию «коботов»^[18]. С 2019 года выделялись средства на проекты по снижению профессиональных рисков в здравоохранении и производстве с помощью коллаборативных роботов. В 2021 году была запущена инициатива NRI 3.0 для дальнейшего финансирования исследований по интеграции робототехники с целью снижения рисков для работников^[19].

В строительной отрасли изучается использование беспилотных летательных аппаратов для картографирования местности и помощи в возведении конструкций^[20]. В частности, проводилось исследование с использованием виртуальной реальности для изучения степени отвлечения строителей, работающих на высоте, при наличии дронов.

Центр активно сотрудничает с другими организациями, включая созданный в 2017 году альянс с Управлением по охране труда (OSHA) и Ассоциацией по развитию автоматизации (A3), для повышения осведомлённости об опасностях и продвижения лучших практик^[11]. NIOSH регулярно проводит вебинары и публикует материалы для информирования общественности о результатах исследований и текущих тенденциях в области безопасности робототехники^[21].

Использование роботов на производстве может привести к возникновению множества опасностей и травм. Некоторые роботы, особенно традиционные промышленные, отличаются высокой скоростью и мощностью, что существенно увеличивает риск травмирования: например, один непредсказуемый рывок роботизированной руки может привести к тяжёлым последствиям для здоровья^[22].. Дополнительная опасность возникает при неисправностях или во время технического обслуживания робота, поскольку поведение вышедшего из строя механизма сложно предсказать. К примеру, если мотор роботизированной руки на линии сборки автомобилей заклинило, оператор, устраняя неполадку, может быть травмирован внезапно заработавшим механизмом. Также, если работник находится в опасной зоне пересечения движущихся частей, он подвергается риску травмы от других находящихся рядом роботов

Существует четыре основных типа несчастных случаев с участием роботов:

• аварии, связанные с ударами или столкновениями,
• травмы от сдавливания и зажатия,
• инциденты, обусловленные механическими деталями,
• и другие общие происшествия.

Столкновения происходят обычно из-за сбоев или непредвиденного поведения робота. Травмы от сдавливания возникают, когда часть тела работника оказывается зажатой между движущимися деталями. Механические инциденты появляются при поломке, выбросе деталей или оголении проводки. Остальные несчастные случаи — это общие травмы, сопровождающие работу с роботизированным оборудованием^[22]

Выделяют семь источников опасностей, связанных с взаимодействием человека и робота:

• ошибки человека,
• ошибки управления,
• несанкционированный доступ,
• механические неисправности,
• внешние (средовые) воздействия,
• сбои в системах электроснабжения,
• некорректная установка оборудования.

Ошибки человека включают и опечатку в программе, и, например, незакрученный болт в механизме робота. Ошибки управления связаны с внутренними сбоями системы и, как правило, трудно предсказуемы. Неавторизованный доступ возникает, если посторонний входит в рабочую зону робота. Механические неисправности могут произойти в любой момент, и зачастую не поддаются прогнозированию. Внешние причины включают электромагнитные или радиоинтерференции, вызывающие сбои робота. Источниками энергии служит пневматика, гидравлика или электричество — их отказ способен вызвать пожары, утечки или поражение током. Некорректная установка, например, ослабленный болт или торчащие провода, также увеличивает риск инцидентов.^[22]

В начале 2022 года OSHA в сотрудничестве с NIOSH и Ассоциацией по развитию автоматизации (A3) обновило главу своего Технического руководства, посвящённую безопасности промышленных роботов^[23].^[24]. В документе детализированы как традиционные риски (удары, защемления), так и новые категории опасностей, связанные с современными роботизированными системами^[25]. К ним относятся:

• Непредсказуемые движения: Сбои в компонентах, программные ошибки или непредвиденные изменения в программе могут вызвать неожиданные и опасные движения манипулятора или конечного инструмента^[23].
• Опасности от периферийного оборудования: Сбои в работе сопряжённого оборудования, такого как конвейеры или зажимные механизмы, могут спровоцировать опасные реакции робота^[23].
• Опасности в процессе программирования и наладки: Во время обучения робота, когда оператор может находиться в рабочей зоне, ошибки в программировании могут привести к непреднамеренным движениям и травмам^[23].
• Опасности окружающей среды: Скользкие полы из-за утечек, препятствия на пути (кабели, шланги), а также воздействие химических веществ, шума, излучения и горячих поверхностей^[23].
• Опасности, связанные с новыми типами роботов:
  • Промышленные мобильные роботы (IMR) создают риски, аналогичные транспортным средствам, в первую очередь — возможность наезда на работника^[23].
  • Коллаборативные роботы («коботы»), разработанные для прямого взаимодействия с человеком, вводят новые сценарии рисков, где неожиданные движения, сбои программного обеспечения или ошибки сенсоров могут привести к травмам при контакте^[23].

Современные разработки в робототехнике способны как снижать риски для работника, так и создавать новые опасности. Например, роботизированные экзоскелеты в строительстве уменьшают нагрузку на позвоночник, улучшают осанку и снижают усталость, но могут увеличивать давление на грудную клетку, затруднять манёвренность при попытке избежать падающего предмета и вызывать проблемы с равновесием. Беспилотные летательные аппараты находят применение для мониторинга и инспекций строящихся зданий, снижая потребность людей в опасных местах, но увеличивают риск столкновений, угрожая другим работникам.

Особые риски связаны с новыми типами роботов, работающими в непосредственной близости от человека. Промышленные мобильные роботы (IMR), автономно перемещающиеся по предприятию, создают опасности, аналогичные транспортным средствам, в первую очередь — возможность наезда на работника. Для коллаборативных роботов («коботов») основной риск заключается в травмах при контакте, которые могут быть вызваны сбоями программного обеспечения, ошибками сенсоров или непредвиденными движениями. Поскольку для таких роботов изоляция невозможна, к мерам управления опасностями относят внедрение систем предотвращения столкновений, а также ограничение жёсткости робота, чтобы минимизировать силу удара. Примером носимого защитного устройства является Robotic tech vest, применяемый на складах Amazon для предупреждения роботов о присутствии человека.

Для предотвращения травм на производстве при внедрении роботов необходима система мер по контролю опасностей. Обновлённое в 2022 году техническое руководство OSHA подчёркивает необходимость проведения всесторонней оценки рисков на каждом этапе жизненного цикла роботизированной системы: от проектирования и интеграции до эксплуатации и технического обслуживания. Такой подход распределяет ответственность между производителем, системным интегратором и конечным пользователем (работодателем)^[26].

Для традиционных промышленных роботов, работающих изолированно от человека, основными мерами защиты остаются инженерные средства контроля. К ним относятся физические барьеры, такие как ограждения для безопасности роботов^[27], а также современные защитные устройства, включая световые завесы, чувствительные к давлению коврики и блокирующие устройства, которые останавливают робота при входе человека в опасную зону. Оповещающие устройства, такие как световая и звуковая сигнализация, применяются для дополнительного привлечения внимания работников.

Для коллаборативных роботов («коботов»), работающих в непосредственной близости от людей, требуются иные меры безопасности, поскольку физическая изоляция невозможна. Руководство OSHA выделяет следующие подходы:

• Ограничение мощности и силы: Встроенные функции, которые ограничивают силу контакта робота с человеком до безопасного уровня, чтобы избежать травм^[28].
• Контроль скорости и расстояния: Использование сенсоров для отслеживания положения человека, позволяющее роботу замедляться или полностью останавливаться при сокращении дистанции.
• Безопасная остановка: Функции, обеспечивающие немедленную и надёжную остановку робота при возникновении опасности или срабатывании защитных систем^[29].

Ключевую роль играют административные и процедурные меры. Во время программирования и наладки (в «режиме обучения») скорость робота должна быть снижена до безопасного уровня (не более 250 мм/с), чтобы оператор мог контролировать его движения. При проведении технического обслуживания и ремонта необходимо применять строгие процедуры блокировки и маркировки (LOTO), чтобы предотвратить случайный запуск оборудования. Кроме того, все работники, взаимодействующие с роботизированными системами, должны проходить комплексное обучение по вопросам безопасности и подтверждать свою компетентность. Работодатели несут постоянную ответственность за оценку новых рисков по мере развития технологий и внедрение соответствующих мер контроля.

Безопасность роботизированных систем регулируется набором международных и национальных стандартов, которые постоянно обновляются для соответствия технологическому прогрессу. Ключевые изменения в период с 2022 по 2025 год коснулись стандартов ISO и ANSI/A3, а также руководящих документов OSHA.

Международная организация по стандартизации (ISO) в феврале 2025 года выпустила обновлённые версии ключевых стандартов: ISO 10218-1:2025 («Роботы и робототехнические устройства. Требования безопасности. Часть 1. Промышленные роботы») и ISO 10218-2:2025 («Часть 2. Применения промышленных роботов и роботизированные ячейки»)^[30]. Они заменяют версии 2011 года. Основные нововведения включают:

• Переход от единого уровня безопасности (PLd, категория 3) к дифференцированному подходу, где для каждой функции безопасности назначается свой требуемый уровень производительности (PLr)^[30].
• Классификацию роботов на два класса в зависимости от их размера и мощности, что упрощает проектирование мер защиты.
• Создание полной нормативной базы для совместной работы человека и робота, включая биомеханические предельные значения.

Американский национальный институт стандартов (ANSI) и Ассоциация по развитию автоматизации (A3) гармонизировали национальные стандарты с новыми международными требованиями. Ожидается, что 15 сентября 2025 года будет опубликован стандарт ANSI/A3 R15.06-2025, который является национальным принятием в США стандартов ISO 10218:2025^[31]. Документ включает уточнённые требования к функциональной безопасности, руководство по применению коллаборативных роботов, а также новые разделы по оконечным устройствам и кибербезопасности^[31]. Ранее, в 2019 году, был опубликован технический отчёт RIA TR R15.706-2019, посвящённый обязанностям пользователей роботизированных систем, на который ссылается OSHA^[32].

Управление по охране труда США (OSHA) не имеет отдельного стандарта, посвящённого исключительно робототехнике^[32]. Вместо этого ведомство применяет общие отраслевые стандарты, такие как правила по блокировке/маркировке (LOTO, 29 CFR 1910.147) и защите оборудования (29 CFR 1910.212)^[33]. В начале 2022 года OSHA, в сотрудничестве с NIOSH и A3, обновило главу своего Технического руководства (OSHA Technical Manual), посвящённую промышленным роботизированным системам. Это руководство детализирует современные опасности и методы снижения рисков, служа образовательным ресурсом для инспекторов и работодателей.