随着人形机器人越来越多的走进工厂、仓库、甚至普通人的家庭，机器人伤人的事件也开始频发，最近几个月已经发生了好几起机器人在工作的时候误伤工人的事件，有的甚至造成了严重的人身伤害，引发了全社会的广泛关注和巨大的安全焦虑，大家都在问，机器人伤人了到底是谁的责任？是厂商的责任，还是运营者的责任，还是AI算法的责任？相关的安全法规也在逐步完善，国家已经出台了相关的指导意见，要求加强机器人的安全设计和风险评估，标志着人形机器人产业正在从过去的只关注性能和速度，疯狂的迭代技术，转向更加关注安全和责任的新阶段。但是很多人不知道的是，机器人安全问题，不能只靠法规和事后追责来解决，也不能只靠AI算法来识别和规避风险，最根本的解决方案要从设计阶段就开始，从结构、硬件、交互、系统各个层面，把安全设计进去，就算AI出问题了，就算传感器出问题了，就算操作人员操作错了，机器人也不会伤害到人类，这才是真正的安全，优秀的工业设计能从根源上避免机器人伤害人类。

江苏创品扎根长三角的工业机器人和服务机器人产业集群，这边是中国最重要的机器人研发和生产基地，我们全程参与过多款安全型机器人的设计开发，陪着客户从早期的原型机一路走到量产落地，深刻理解机器人安全设计的要点，知道机器人的安全绝对不是靠加几个碰撞传感器那么简单，而是一个系统级的问题，运动速度越快，重量越大，动能就越大，就算检测到碰撞了，也不可能立刻停下来，还是会撞到人，造成伤害，还有很多边缘情况，传感器可能检测不到，AI算法可能识别错误，操作人员可能操作失误，这些都是一定会发生的，不能假设这些情况都不会发生，而是要在设计的时候就考虑到，就算这些情况发生了，也不会伤到人类。设计一款真正安全的人形机器人，需要平衡的矛盾特别多，要运动能力强，跑的快，力气大，能干活，但是撞到人的时候又不能伤人，要有足够的自主决策能力，自己规划路线自己完成任务，但是人类永远有最终的控制权，随时能停下来，要有大量的传感器感知周围的环境，但是传感器坏了也不能出问题，要有全方位的安全防护，但是成本又不能太高，不然企业买不起，还要操作特别简单，普通人不用培训太久也知道怎么和安全的和机器人一起工作，这些矛盾不是靠算法工程师就能解决的，需要设计师从硬件到软件，从结构到交互，系统层面的权衡取舍，找到最优的平衡点，最后才能做出真正安全，就算出问题也不会伤人的好产品。

设计安全型人形机器人第一个核心平衡就是高性能运动能力和碰撞安全的矛盾，人形机器人要有用，就要有足够的运动能力，跑的要够快，力气要够大，能搬得动货物，能做重活，但是重量越大，速度越快，动能就越大，一旦撞到人，造成的伤害就越严重，就算有碰撞检测，从检测到碰撞到电机停止输出，总有一个反应时间，这段时间的惯性足够造成严重的伤害，这个矛盾是机器人安全设计最核心的难点，也是很多伤人事件的根本原因。我们之前给长三角一家做人形机器人的客户做安全优化设计的时候就遇到过这个问题，客户原来的机器人，运动能力特别强，能搬30公斤的货物，跑的也很快，但是安全性能特别差，撞到测试假人的时候，冲击力超过了安全标准好几倍，真要撞到人的话，肯定会受伤，要是把速度降下来，把力气变小，安全是安全了，但是干活效率也降下来了，客户就不愿意买了，特别头疼。我们当时没有简单的降速度降功率，而是从系统层面做了全方位的安全设计，首先我们优化了关节的结构，采用了柔性关节设计，每个关节里面都加了弹性缓冲结构，正常工作的时候，刚性足够，能输出足够的动力，一旦撞到人，受到的冲击力超过安全值，关节就会自动卸力，就像撞到海绵一样，不会伤到对方，然后我们优化了机器人的外壳，所有可能和人接触的外壳部分，全部用软质的缓冲材料做包裹，就算撞到人，也有足够的缓冲，不会硬邦邦的撞到人，然后我们优化了减速和停止的逻辑，不是检测到碰撞才停止，而是只要有物体进入到周围1米的范围，就开始自动减速，距离越近速度越慢，真要碰到的时候，速度已经降到几乎为零了，几乎没有冲击力，最后我们还做了物理的急停设计，机器人的身上有好几个大的急停按钮，任何地方的急停按钮被按下，机器人都会立刻断电停止所有动作，改完之后测试，就算机器人以最快的速度撞到人，冲击力也远低于安全标准，最多就是轻轻碰一下，绝对不会造成任何伤害，同时正常工作的时候，运动能力和负载能力一点都没有降低，干活的效率一点都不受影响，客户特别满意，后来这款产品拿到了最高等级的机器人安全认证，在工厂里和工人一起工作，从来没有出过安全事故，这个项目也让我们深刻体会到，真正的安全，不是靠检测到危险之后再反应，而是从结构和硬件层面，就算最坏的情况发生了，也不会造成伤害，这才是从根源上解决安全问题。

第二个重要平衡就是先进AI自主决策能力和人类最终控制权的矛盾，现在的人形机器人AI能力越来越强，能自己规划路线，自己识别环境，自己决定怎么完成任务，不需要人一步步的指挥，但是AI也有出错的时候，也有被黑被攻击的风险，要是AI做出了伤害人类的决定，或者被黑客控制了，后果就不堪设想，所以人类必须永远拥有最终的控制权，但是要是什么都要人来控制，机器人的自主能力就发挥不出来，效率就太低了，这个矛盾也需要平衡解决。我们设计的时候，采用了分层的权限控制设计，日常的常规任务，AI可以自主决策，自己完成，不需要人干预，充分发挥AI的效率优势，但是涉及到安全的核心操作，比如进入有人的区域，和人近距离互动，搬运特别重的货物，这些操作必须经过人的确认才能执行，AI不能自己决定，人类永远有最高的权限，任何时候，只要人按下急停，或者发出停止的指令，机器人必须立刻无条件的停止所有动作，不管AI当前在执行什么任务，哪怕是走到一半，哪怕手里拿着很重的东西，都必须立刻停下来，我们还做了离线安全机制，所有的安全控制逻辑都是在本地运行的，不需要联网，就算网络断了，就算被黑客攻击了，本地的安全机制依然有效，依然能保证不会伤害到人，我们还做了特别明显的状态指示，机器人当前是什么状态，是自主运行还是有人控制，有没有检测到危险，都会用不同颜色的灯和声音明确的告诉周围的人，大家一眼就知道机器人现在是什么状态，会不会有危险，提前做好准备。很多工厂的工人说原来和机器人一起工作的时候特别害怕，不知道它下一步要干什么，会不会突然冲过来，现在这个机器人，状态一目了然，离的远了就会减速，真要碰到了也特别软，一点都不害怕，和它一起工作特别安心。

第三个平衡就是复杂传感器系统和可靠性的矛盾，要保证安全，机器人就要有大量的传感器，激光雷达、视觉摄像头、超声波传感器、碰撞传感器，全身到处都是传感器，360度没有死角的感知周围的环境，但是传感器越多，出故障的概率就越高，只要有一个传感器出问题了，感知不到周围的人，就可能出安全事故，不能把所有的安全希望都寄托在传感器正常工作上，这个矛盾也需要平衡解决。我们设计的时候，采用了多传感器冗余设计，同一个方向的检测，至少有两种不同原理的传感器同时工作，比如前面既有激光雷达，又有视觉摄像头，还有超声波传感器，就算其中一个坏了，另外两个也能正常检测到障碍物，不会出问题，我们还做了传感器故障自检功能，机器人启动的时候，会自动检测所有的传感器，只要有一个传感器工作不正常，机器人就会自动锁死，不能运行，并且发出报警，提醒人来维修，绝对不会带故障工作，我们还做了降级运行机制，如果运行过程中有传感器出问题了，机器人不会立刻就失控，而是自动降级到安全模式，降低运行速度，缩小安全距离，慢慢的走到安全的地方停下来，发出报警，不会带着故障继续工作，我们还设计了就算所有传感器都坏了，所有AI都失效了，还有最基础的物理碰撞停止机制，只要受到的冲击力超过安全值，就会立刻断电停止，绝对不会乱跑伤人。很多客户说原来的机器人，传感器坏了就会乱撞，特别危险，现在这款，传感器坏了就会自动停下来报警，特别安全，从来不会带故障工作。

第四个平衡就是全方位安全防护和合理的成本控制的矛盾，要做到绝对的安全，就要加很多的安全设计，柔性关节、缓冲材料、大量的冗余传感器、多重的安全机制，这些都会增加产品的成本，要是成本太高，客户买不起，再好的安全设计也没有意义，安全设计再好，没有人用也是白搭，这个矛盾也需要平衡解决。我们设计的时候，会分级的应用安全设计，把钱花在最能提升安全性的地方，比如和人接触最多的手臂和外壳，我们会用最好的缓冲材料和柔性关节，这些地方是最容易撞到人的，投入的安全收益最高，其他不容易碰到人的地方，就不用做过度的安全设计，控制成本，传感器我们也会合理的搭配，不是越多越好，关键位置用最好的传感器，非关键位置用性价比更高的传感器，既保证了没有感知死角，又不会让传感器的成本太高，很多安全机制我们都是用软件和算法来实现的，比如减速逻辑、故障自检、权限控制，这些几乎不会增加硬件成本，但是能大大提升安全性，我们还会优化安全部件的设计，尽量用成熟的通用的部件，不用定制的昂贵部件，进一步降低成本，最后算下来，我们做了这么多的安全设计，整机的成本只增加了不到10%，但是安全性能提升了好几倍，性价比特别高，客户都愿意为了这10%的成本提升，买单更安全的产品。很多客户说原来以为安全的机器人会特别贵，没想到只贵了一点点，但是安全了这么多，特别划算，买回去也不用担心出安全事故，特别放心。

还有一个很重要的平衡就是高度自动化和简单易懂的安全操作的矛盾，现在的机器人越来越自动化，越来越智能，但是操作也越来越复杂，很多工人根本不知道怎么和机器人安全的互动，不知道怎么让机器人停下来，不知道哪些地方是危险区域，最后操作失误造成事故，很多时候不是机器人不安全，是人不知道怎么安全的和机器人一起工作，这个矛盾也需要平衡解决。我们设计的时候，会把所有和安全相关的操作都做的特别简单，特别明显，急停按钮特别大，颜色特别鲜艳，任何位置都能轻易的碰到，不用找，一伸手就能按到，所有的安全状态都用最直观的方式展示，绿灯就是正常运行，黄灯就是减速预警，红灯就是停止，还有清晰的声音提示，不用看说明书，任何人一看就懂，我们还会做防误操作设计，所有会影响安全的设置，都要有管理员权限才能改，普通工人改不了，不会因为误操作把安全功能关掉，我们还会在机器人周围的地面上用不同颜色的线标出安全区域、预警区域、危险区域，工人只要看地上的线就知道哪里安全哪里危险，不用记复杂的规则。很多工厂的工人说原来的机器人操作特别复杂，安全相关的操作根本找不到，也看不懂，现在这个，一眼就知道怎么回事，怎么让它停下来，特别简单，就算是新工人来，培训十分钟就知道怎么和机器人一起安全工作了。

从平衡设计方法论的角度看，安全型人形机器人设计的核心，就是不假设所有部件都正常工作，不假设AI永远不出错，不假设操作人员永远不会失误，而是从最坏处着想，从硬件结构、软件系统、交互设计各个层面，把安全设计进去，就算所有东西都出问题了，也不会伤害到人类，通过柔性关节加缓冲外壳实现高性能还碰撞不伤人，分层权限控制实现AI高度自主还人类永远有最终控制权，多传感器冗余加故障自检实现全方位感知还不会因为传感器故障出危险，分级安全设计加软件安全机制实现高安全性还成本可控，直观的安全交互实现高度自动化还所有人都能安全操作，找到运动能力强力气大还撞不伤人、AI特别聪明还永远受人控制、传感器特别多还不会因为个别故障出危险、安全性能特别高还成本客户能承受、特别自动化还普通人都知道怎么安全操作多个维度的平衡点，从根源上避免机器人伤害人类，而不是靠事后的追责和处罚，这才是真正的安全，这就是设计的力量，也是工业设计对机器人产业健康发展最大的贡献。过去很多机器人企业，只关注性能和速度，安全就是加个碰撞传感器就完事了，最后出了安全事故，反而影响了整个产业的发展，现在通过优秀的工业设计，我们就能做出真正安全的机器人，让工人敢和机器人一起工作，让用户敢把机器人买回家，整个产业才能健康的发展。江苏创品在长三角陪着机器人产业一步步发展，深刻理解机器人安全的重要性，能更好的帮企业做好安全型机器人的设计，推动整个产业的健康发展。

现在人形机器人产业正在快速发展，很快就会有更多的机器人走进工厂，走进我们的生活，过去那种先发展再治理，先出事故再补安全的时代已经过去了，现在我们必须从设计阶段就把安全放在第一位，从根源上避免机器人伤害人类，通过优秀的工业设计，我们就能做出既好用又安全的机器人，让机器人真正成为人类的好帮手，而不是安全隐患，这就是设计的价值。我们作为本土的工业设计机构，会继续提升自己的能力，帮助更多的机器人企业做好安全设计，推出更多真正安全、好用、大家都敢用的机器人产品，让先进的机器人技术真正造福人类，满足人民对美好生活的向往，这就是我们工业设计师的价值，我们会继续努力，和本土的机器人企业一起成长，推出更多让用户满意的好产品。

很多机器人企业现在想要做真正有竞争力的安全型机器人，不用再只会拼速度拼负载了，找有经验的工业设计团队合作，从系统层面做好安全设计，从根源上避免安全事故，就能做出真正让用户放心的好产品，花很少的投入，就能得到很大的回报，特别划算，优秀的安全设计最终会让企业和用户都受益，推动整个产业健康有序的发展，让机器人技术真正造福每一个人。