从分级到验证：ISO 10218-2:2025 测试要求与试验设备全解读
引言
2025年2月，国际标准化组织正式发布了ISO 10218-2:2025，这是自2011年以来该标准首次重大修订。新版标准篇幅从72页激增至223页，增幅超过200%。
其中，最值得关注的变化之一，是新版标准基于Class I与Class II的分级体系，为工业机器人安全建立了系统的测试框架与验证方法。本文将从测试要求与试验设备两个维度，深入解读这一全新规范。
01 测试框架：基于分级体系的双轨并行
新版标准引入Class I与Class II分级制度，并建立了对应的功能安全要求与测试方法。
分类依据采用三项关键参数：机械手臂质量M、最大可达速度、机械手臂极限力量FMPM。当三项参数均低于规定限值时归为Class I；若任一参数超过限值，归为Class II。
测试框架的核心在于分级适配：
Class I机器人：在负载、速度、力量上均处于较低水平。例如，其重量需低于10kg，力量不超过50N。该类机器人最低仅需满足PL b或SIL 1的功能安全等级。新版标准还专门针对Class I机器人新增了最大力值的测试方法（Annex E）。
Class II机器人：需根据实际应用场景通过风险评估进一步确定安全等级要求。功能安全测试需依据ISO 13849-1或IEC 62061进行评估，达到对应的PL或SIL等级。
这一分级测试框架实现了从“一刀切”到“灵活适配”的根本转变，使安全要求与企业实际风险水平更加匹配。
02 测试项目：四大核心维度
协作安全测试是EN ISO 10218-2标准中的重点内容，新版标准整合了原ISO/TS 15066的协作指南，提供完整的测试规范基础。测试主要包含四个关键维度：
2.1 功率与力限制测试（PFL）
功率与力限制是协作机器人最核心的安全功能之一。其目标是通过防止机器人超过生物力学极限来保护人员免受碰撞伤害。
测试内容涵盖：
- 瞬态接触力测试：测量机器人在意外碰撞瞬间产生的冲击力峰值
- 准静态接触力测试：测量持续接触状态下的压力分布
测试需使用专用测力设备模拟机器人与人体部位的接触，测量并记录接触过程中的最大力、压力及冲量。
2.2 速度与分离监控测试（SSM）
SSM功能要求防护设备能够实时监控人机距离并相应调整机器人速度，确保在碰撞发生前及时触发安全停止。
测试方法包括：
- 人机距离监测精度验证
- 安全减速响应时间测试
- 碰撞前安全停止功能验证
2.3 手动引导测试
在安全减速状态下对机器人进行手动引导时，需测试引导力的变化范围以及引导过程中的速度监控有效性，确保引导操作的安全可控。
2.4 安全等级监控停止测试
验证协作区进入/退出时的安全停止功能，包括自动停止与复位恢复机制。测试需覆盖正常操作与故障条件下的停止性能。
03 试验设备：三类核心测量系统
新版标准对测试设备提出了明确要求，目前市场已有成熟的专用测试系统。
3.1 碰撞力与压力测量系统
代表性设备：CoboSafe
CoboSafe是一款工业协作机器人驱动臂冲击力测量装置，符合ISO 10218-1:2025与ISO 10218-2:2025两项标准的要求。
技术参数（以GTE测试系统为例）：
-力测量装置：测量表面Φ80mm，力测量范围20N~500N，提供9种弹性常数（10~150 N/mm），符合ISO/TS 15066要求
- 测量精度：最大测量误差±3% f.v.，准确度±1% f.v.，上升/下降时间≤1 ms
- 存储容量：可存储100次单次测量数据，瞬态和准静态测量结果可在主机液晶面板上实时显示
压力测量装置：基于富士Prescale测量薄膜，可记录压力分布和最大压力。薄膜对压力产生反应并显示压力分布，压力大小由变色强度决定。通过扫描仪和校准表将压力图像导入软件自动评估，生成压力分布图和最大压力值。
评估软件：可在Win7以上操作系统运行，以图形方式显示数据及测量结果；可依据ISO/TS 15066图4的方法显示力曲线和压力图像；支持二维/三维图像及滤波器评估；内置生物力学限制选择功能，可导出CSV、XLSX等格式文件。
3.2 碰撞测试系统
代表性设备：PRMS（皮尔磁机器人测量系统）
PRMS是专为人机协作安全验证打造的碰撞测量系统，能够精确测量机器人在预期或未预期的碰撞中产生的力和压强。
PRMS的核心价值在于能够在工作站现场进行实测，而不是在实验室进行模拟，因此数据结果更加可靠。测试完成后可生成完整的测试报告，直接对比标准规定的极限值，实现“绿灯放行/红灯整改”的直观判断。
3.3 环境模拟试验设备
ISO 10218-2还要求对机器人核心部件进行环境适应性测试。依据GB/T 12642-2021等相关标准，针对工业机器人核心部件设计环境模拟方案，覆盖温度、湿度、振动等环境参数，确保机器人在复杂工况下的安全可靠性。
04 验证流程：全生命周期的安全确认
ISO 10218-2明确规范了机器人单元全生命周期的安全验证流程，涵盖设计、安装、调试、使用、维护、退役处置等各个阶段。
标准化的验证流程 通常包含以下阶段：
1. 准备技术文件：产品说明书、设计图纸、风险评估报告
2. 样品测试：由认证机构对机器人样品进行全面的安全检测
3. 现场审核：验证实际部署环境的安全符合性
测试必须在实际应用中进行，因为无法通过纯模拟手段完全替代现场实测。CoboSafe等测量设备的研发正是以实践为基础，测力计尺寸小巧、重量轻，便于用户随时随地进行现场测量。
关键要求：
- 每个阶段都需要可追溯的文档记录、安全验证和所有安全措施的验证
- 使用认证组件已不足够，集成后的整体系统本身必须符合定义的性能等级
- 设计必须得到文档化的风险评估、合规检查表的支持，并通过模拟测试或数字孪生环境进行验证
05 实操建议：企业如何应对新版测试要求
5.1 设计部门
- 将Class I/Class II分类表纳入立项文档，在设计初期明确测试目标
- 对Class I机器人重点关注最大力值测试（Annex E方法）
- 对Class II机器人提前规划功能安全评估路径（ISO 13849-1或IEC 62061）
5.2 测试部门
- 配置或采购符合ISO 10218-2要求的专业测试设备（力测量装置+压力测量套件+评估软件）
- 建立覆盖瞬态和准静态接触力的完整测试方案
- 做好现场实测的数据记录与可追溯性管理
5.3 认证部门
- 新版标准对应的认证证书模板已更新，旧版报告将于2027年起失效，需提前排期换新
- 准备完整的测试文档和风险评估报告
- 针对协作应用的四类安全测试做好充分准备
结语
ISO 10218-2:2025建立了一套从分级到测试、从设备到验证的完整安全确认体系。从Class I的限值测试到Class II的性能等级评估，从PFL碰撞力测试到全生命周期的验证流程——新版标准传递的核心信息是：安全不是出厂时的“一次检验”，而是贯穿设计、集成、运行全过程的持续确认与验证。
对于集成商和终端用户而言，尽早建立符合新版标准的测试能力和验证流程，不仅是合规的需要，更是确保人机共融安全的核心保障。在智能制造的新时代，安全，始于设计，成于验证，终于实践。
如果您对ISO 10218-2的测试要求或设备配置有更多疑问，欢迎在评论区留言交流！