适用于石油、天然气和化学工业的值得信赖的防爆协作机器人

防爆协作机器人是经过专门设计和认证的协作机器人，可在存在易燃气体、可燃粉尘或可燃纤维的环境中安全运行。与标准工业协作机器人不同，这些专用机器具有双重防爆认证——国内（例如中国防爆标准）和国际（欧洲 ATEX/IECEx）——并且密封达到 IP68 防护等级，使其适合部署在 1 区和 2 区危险区域。随着石油和天然气、化学加工和弹药处理等行业寻求将危险的手动任务自动化，防爆协作机器人正在成为一个关键的（但在很大程度上尚未开发的）自动化类别。

为什么危险环境需要防爆协作机器人？

问题：危险区域的体力劳动

石化厂、炼油厂、涂装车间和弹药工厂的工人每天都面临着爆炸性气体环境。这些环境中的手动任务（包括材料处理、设备操作、表面涂层和质量检查）存在因电火花、热表面或静电放电而引起点燃的固有风险。

传统的自动化解决方案在这些环境中举步维艰。标准工业机器人未经过危险区域认证，使用防爆外壳对其进行改造既复杂又昂贵，而且通常不切实际。其结果是，爆炸性环境中的许多危险任务仍然依赖人力。

解决方案：专用防爆协作机器人

防爆协作机器人通过将危险区域保护直接集成到机器人的设计中（从电机绕组和编码器到电缆密封套和控制电子设备）来解决这一差距。每个可能产生火花或超过安全表面温度的组件都经过精心设计，可防止着火。

这些协作机器人保留了协作机器人的核心优势——直观的编程、灵活的部署、人机安全交互——同时增加了分类危险区域所需的专门保护。

了解防爆标准和认证

危险区域分类

根据国际标准（请参阅美国 OSHA 机器人安全标准指南），爆炸性环境根据危险物质存在的类型和可能性进行分类：

分类 描述 典型位置 0 区 / 1 区 爆炸性环境持续存在于储罐、容器内 1 区 / 1 区 正常运行期间可能存在爆炸性环境 储罐开口、填充点附近 2 区 / 2 区 不太可能发生爆炸性环境，仅在异常情况下 一般工厂区域、储存

防爆协作机器人通常经过 1 区和 2 区（气体环境）和 21/22 区（粉尘环境）认证，涵盖加工厂和工业设施中的绝大多数部署场景。

保护方法解释

防爆认证标志对所使用的具体防护方法进行编码。典型标记（例如“Ex db eb ib pxb IIC T5 Gb”）表示多层保护：

• db（隔爆外壳）： 遏制任何内部爆炸并防止其点燃周围大气
• eb（提高安全性）： 提供增强的可靠性，防止火花或温度过高
• ib（本质安全）： 将电能限制在点火阈值以下
• pxb（加压外壳）： 保持内部正压以排除爆炸性气体
• IIC： 适用于最苛刻的气体组（包括氢气和乙炔）
• T5： 最高表面温度为 100°C — 远低于大多数工业气体的燃点

欧洲等效标志“Ex II 2G Ex db pxb IIC T4 Gb”确认符合 1 区气体环境中 II 类（非采矿）设备的 ATEX 指令。

双重认证：为何如此重要

领先的防爆协作机器人同时获得国内和欧洲认证。这种双重认证意味着该产品可以在全球范围内部署，无需额外的合规工作，这对于跨监管管辖区运营的跨国石油和天然气公司和 EPC 承包商至关重要。

防爆协作机器人产品系列

全面的防爆协作机器人产品组合涵盖多种有效负载和工作范围配置，以满足不同的应用要求：

型号 有效负载 到达 重复性 最大速度 重量 IP 评级 XR66 kg924 mm±0.02 mm3 m/s21 kgIP68XR99 kg1,500 mm±0.05 mm3 m/s37 kgIP68XR1212 kg1,300 mm±0.03 mm3 m/s36 kgIP68XR1818 kg900 mm±0.02 mm3 m/s35 kgIP68XR2020 kg1,800 mm±0.05 mm4 m/s68 kgIP68

所有型号均具有 6 个自由度、EtherCAT/1KHz 控制总线，工作温度范围为 -5°C 至 55°C。整个范围内的噪音水平保持在 60 dB 或以下。

防爆控制柜

机器人手臂只是系统的一部分。防爆部署需要匹配的控制基础设施：

隔爆控制柜： 全尺寸外壳，具有 IP65 防护等级、报警照明和全面的 I/O 扩展。丰富的外部接口，适合1区、2区气体、粉尘环境。适合需要多个数字和模拟 I/O 通道的复杂安装。

正压控制柜： 设计紧凑，IP65 防护等级，更易于部署。保持内部正压，防止爆炸性气体进入。非常适合需要较小占地面积的空间受限安装。

两种机柜类型均支持EtherCAT现场总线、Modbus-TCP、RS485通信，并提供紧急停止、安全停止、数字I/O和差分编码器输入。

主要应用场景

汽车加油自动化

机器人加油系统消除了人类在加油过程中接触汽油蒸气的情况。该协作机器人的防爆认证可确保在加油机周围富含蒸汽的区域安全运行，同时其精度可实现不同车型的喷嘴精确定位。

工业涂装和粉末涂料

喷漆和粉末涂装会因溶剂蒸气和可燃粉尘颗粒而产生爆炸性环境。具有拖拉示教编程功能的防爆协作机器人使操作员能够直观地定义喷涂路径，而 VR 引导编程进一步减少了危险区域对熟练技术人员的需求。

弹药和推进剂处理

弹药制造和推进剂装载涉及点火阈值极低的材料。防爆协作机器人能够以质量保证所需的精度和可重复性处理灌装、装配和检查任务，同时使人类工人保持安全距离。

化学加工操作

在化工厂中，协作机器人在 1 区或 2 区区域内执行采样、阀门操作、容器清洁和物料传输。其紧凑的尺寸允许部署在典型的加工厂布局的有限空间中。

极端温度协作机器人：扩展范围

除了防爆功能之外，专业协作机器人现在还可用于极端热环境——这是行业首创。这些极端温度型号的工作温度范围为 -30°C 至 80°C（标准型为 -5°C 至 55°C），并具有 IP68 防护等级。

型号 有效负载 到达 重复性 温度范围 IP 评级 AL66 kg924 mm±0.02 mm-30°C 至 80°CIP68AL99 kg1,500 mm±0.05 mm-30°C 至 80°CIP68AL1212 kg1,300 mm±0.03 mm-30°C 至 80°CIP68

冷链和冷冻机应用

冷链物流——冷冻食品仓储、药品冷藏、冰淇淋生产——需要机器人在持续零度以下的温度下可靠运行。标准协作机器人在低于 -5°C 时会出现润滑剂变稠、传感器漂移和电缆脆化的情况。极端温度模型经过彻底设计，可在 -30°C 下保持性能。

热锻造和高温工艺

在另一个极端，用于热锻造喷淋淬火应用的协作机器人在接近 1,200°C 的工件温度下运行。一项记录在案的部署涉及协作机器人在热锻造过程中进行脱模剂喷涂，承受极端的热循环、感应加热器的 40 kW 电磁干扰以及超出其额定负载的持续过载 — 连续运行两年多而没有出现故障。

危险环境的选择注意事项

在指定防爆协作机器人时，请考虑超出标准选择标准的以下因素：

区域分类： 确认具体的危险区域分类（1区、2区、21区、22区）并确保协作机器人的防爆标志满足您的要求。

气体组兼容性： IIC 认证涵盖最广泛的气体（包括氢气）。如果您的应用涉及要求较低的气体组（IIA 或 IIB），IIC 认证的设备可提供内置的安全裕度。

温度等级： 验证协作机器人的最高表面温度等级（T 级）是否低于工作空间中所有材料的自燃温度。

控制柜选型： 将机柜类型与您的安装相匹配 - 隔爆型适用于具有大量 I/O 的全功能安装，正压型适用于紧凑型部署。

电缆布线： 危险区域安装需要经过认证的电缆密封套、导管和布线实践，以保持防爆边界的完整性。

常见问题

标准协作机器人可以在危险环境中使用吗？

不会。标准协作机器人并非针对爆炸性环境而设计或经过认证。它们的电气元件、电机和连接器可能会产生火花或超过安全表面温度，从而产生着火风险。只有带有特定防爆认证（Ex 标记）的协作机器人才应部署在分类危险区域。

IP68 对于防爆协作机器人意味着什么？

IP68 是最高的防护等级，表明完全防尘并且能够承受持续浸入水中的能力。对于防爆协作机器人，IP68 可确保内部电子设备与周围大气完全密封 — 在任何操作条件下，爆炸性气体或灰尘都不会进入外壳。

防爆协作机器人的成本与标准型号相比如何？

由于专门的外壳、经过认证的组件和双重认证流程，防爆协作机器人的价格高于标准工业模型。然而，必须权衡替代方案：危险区域的体力劳动成本（包括危险津贴、培训、个人防护装备和事故风险）、改造标准机器人的不切实际性以及监管合规负担。对于以危险任务自动化为目标的应用，专用防爆协作机器人通常提供最具成本效益的路径。

摘要

防爆协作机器人填补了工业自动化领域的一个关键空白——将协作机器人的灵活性和易用性优势带到了标准机器人根本无法操作的环境中。凭借双重认证的保护方法、IP68 密封以及 6 公斤至 20 公斤的有效负载选项，这些专用协作机器人已准备好在石油和天然气、化学加工、汽车喷漆和弹药处理领域进行部署。

对于同样面临极端温度挑战的设施，最新的极端温度协作机器人模型将操作范围扩展至 -30°C 至 80°C，释放了冷链物流和热锻造工艺中的自动化可能性。

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最后更新时间：2026 年 3 月。本文中引用的认证详细信息和保护标记基于公开的产品规格和国际标准文档。