振興人機交互 促進社會進步
——五、人機協作新范例面臨的挑戰

5.3 人機協作新范例

3.德國案例研究：英飛凌科技公司——協作機器人

(接上)

安全和安保這兩個詞乍聽起來很相似，但二者有一個明顯的區別：安全指對人的保護，但安保則包含對數據的保護，因此安保的目的在于保護機器人免受網絡攻擊。在工業4.0和物聯網的背景下，數據安全的重要性日益攀升——只有數據安全性良好的系統，才能保證其功能的安全性。加密系統可以保護發送給機器人的指令，避免指令被他人操縱，而授權機制則可以避免機器人執行錯誤指令。機器人是為生產過程的一部分，安全機制可以防止其在有線或遠程軟件更新期間被操縱。用戶和新增組件也需要進行安全認證，以阻攔未經授權的訪問。

機器人必須經過校準才能正常運轉。然而，如果攻擊者操縱了校準，機器人的運動范圍將有可能超出編程設置。

這就是安全和安保的交匯之處——沒有有效的安保保護，功能安全就不存在。這是未來系統的一個關鍵要求，當前的解決方式是采用具有硬件安全模塊(HSM)等功能的特殊安全控制器或微控制器。由于安全功能是在硬件中實現的，用戶只需掌握極少的加密技術知識。此外，這對現有軟件的影響極小。

自動化設備和機器人只有在功能良好的情況下才能順利完成工作，因此需要定期維護。但關閉機器、進行維護會占用寶貴的生產時間。此外，鑒于生產過程中的具體負載配置要求，自動化團隊可能會更換掉仍能正常工作的部件，造成大量本可避免的損失。

機器人能發出多種信號，供我們診斷其“健康狀況”。例如機器人運轉聲音發生變化或出現輕微震動是電機、齒輪箱或軸承需要維修保養的跡象。例如，功率消耗輕微且有規律地上升，可能是機械阻力增加的跡象。可能是由于軸承即將失效，導致電力系統比平時消耗更多的電流。半導體行業已有利用性質獨特的硅制出的、價格低廉的微型傳感器，用于測量各種各樣的信號。擁有了低成本但高質量的傳感器，我們勢必要在機器人上搭載一系列傳感器，來監測其健康狀況。例如，溫度、振動、噪音、定位和運動、加速度和測力傳感器可集成于機器人的關節中。其中許多傳感器已經可以在機器人內部找到，因為它們是實現機器人及其他機器的預期功能所必需的。但除此之外，共同監測所有傳感器，就可以像擁有直覺的人類一樣，識別潛在的早期故障跡象。

(未完待續)