在疫情下，预计工业机器人数量还会增加，以实现生产率目标，并帮助工人重返制造业岗位。随着额外的自动化系统被使用，通常靠近工人，设备设计者必须设定正确的设备指令，这些指令包括电磁兼容性和功能安全。

自动化实现安全性和生产率

假定机器人自动化将继续渗透到企业中。虽然，实现工业流程自动化可以提高生产率，但其他的要求也正在出现。鉴于最近发生的事件，减少工作空间中的人员数量还可以通过缓解社会疏离来帮助改善劳动力安全。

未来的工厂可能会包含更多类型的机器人，包括独立的制造单元，其中可能包含SCARA，笛卡尔和线性机器人的混合体，以及旨在紧密合作的协作机器人（cobot）对人类。诸如自动驾驶车辆之类的移动机器人也将成为其中的一部分，用于在各个位置之间移动组件和成品。

为确保电气系统可以共存并保持安全和高效，设备设计人员需要考虑电磁辐射和抗干扰能力，以符合电磁兼容性（EMC）要求，并确保功能安全系统提供所需的保护。

电磁干扰的危害

生产率和安全性都取决于工厂工作区中所有正常工作的机器人系统。一台机器与另一台机器发生电磁干扰而引起的故障可能会导致系统频繁重启，机器人的未编程和意外运动以及对功能安全系统的干扰之类的影响。这可能包括错误触发安全机制，导致不必要的设备停机或在需要时安全保护装置无法运行。修复故障后，工件可能会变质，从而导致生产损失以及与停机相关的额外成本。更严重的是可能会造成人身伤害，尤其是在人类在没有人看管的机器人附近工作的情况下。

工业机器人的安全和EMC标准

拥有和运行任何类型的机器的企业都需要确保这些机器对其员工而言是安全的。他们是直接与机器交互（例如使用或维修设备），还是只是在机器附近工作。诸如欧盟机械指令2006/42 / EC之类的标准定义了安全要求，包括机器的设计和特定的安全组件。

随着越来越多的技术集成到机器中，例如无线连接，某些机器人可能需要遵守法规的各个方面，例如欧盟无线电设备指令（RED）。对于设备生产商而言，重要的是要证明已经考虑了所有可能的危害，并且已经应用了适当的标准来证明符合性。

ISO 10218-1：2011中定义了工业机器人的安全要求，其中涵盖了固有的安全设计和保护措施。ISO 10218-2：2011与机器人系统有关，涵盖了包括机器人系统或单元的设计，安装，操作和维护在内的各个方面。

随着协作机器人（cobot）的出现，协作机器人旨在与人类工人在相同的环境中运行，并且通常进行交互和直接协助，因此出现了新的安全挑战。通过排除配备警卫或进行检查的人员，无法避免常见的伤害危险，例如移动的机械臂与人碰撞。因此，需要安全机制，例如接近感测，以在碰撞即将来临时通过自动停止该机制来最小化碰撞的风险。还可能出现工人可能只是在工作区域走进协作机器人的情况，这可能要求设计人员使用可变形的材料消除锋利的边缘或覆盖机器人的某些部分。与ISO 10218标准相关的标准ISO / TS 15066特别涵盖了协作机器人。

但是，如果不考虑电磁干扰的潜在影响，就无法保证功能安全。ISO 10218或15066并未涵盖噪声，相反，有两个IEC标准专门解决了有关功能安全的EMC要求：技术规范IEC / TS 61000-1-2和IEC 61326-3-1。这些在主要功能安全标准的第二版IEC 61508中进行了引用。

IEC 61000-1-2提出了一种实现电气系统功能安全的方法，并明确涵盖了电磁现象。它可以作为电气系统应用于机器人技术。同样，适用的IEC 61000-6-2和61000-6-4是EMC标准，分别定义了工业环境中使用的电气和电子设备的抗扰性和发射要求。

EMC和安全性设计

需要结合使用电容器滤波和明智地放置电感扼流圈，以将传导的电磁干扰降低到符合EMC标准所需的水平，并证明机器人满足所有功能安全要求。此外，可能需要电磁屏蔽以确保不受外部源辐射干扰的影响，并防止来自子系统（例如安装在机器人上的开关转换器）的辐射。

电源通常代表与传导干扰作斗争的最前沿。X和Y电容器是确保不受外部噪声影响并防止机器人电源将干扰传递回线路的基本组件。滤波器的理想效果是消除高频噪声，如图1所示。

（图1.没有（左）和有（右）X和Y滤波电容器的电源电压信号。）

为了过滤电力线上的共模和差模噪声电流，将X个电容器放置在跨线（相间或相间到中性）位置，并将Y电容器接地，如图2所示。 

（图2. X和Y电容器连接。）

与所有的工业应用一样，用于机器人自动化系统的X和Y电容器需要能够承受明显高于标称电源电压的施加电压。它们还必须承受高温并在整个工作范围内保持稳定的特性。聚丙烯薄膜电容器的特性使这些器件成为X和Y滤波电容器的理想选择。另外，它们具有相对较低的成本和自愈特性，可确保器件在较长的时间内保持其电容量，这是其他诱人的特性。

KEMET的F862-V054金属化聚丙烯薄膜X2电容器和R41T Y电容器可在恶劣环境下使用，因此适合工业机器人应用。两者均符合AEC–Q200的汽车认证要求，从而确认了它们在恶劣环境条件下可靠运行的能力。R41T系列可用于Y2和X1的“线对地”和“跨线”连接，特别适合在电容器故障可能导致电击危险的情况下使用（图3）。

（图3.适用于市电连接的应用的金属化聚丙烯和纸膜安全电容器的概述，以最大程度地减少许多电气设备中的传导共模和差模电磁干扰。）

仅通过数据表信息很难计算电容器的使用寿命，以选择合适的组件，使机器人能够满足适用的可靠性目标。特别是，在预期的温度，湿度和偏压（THB）条件下的寿命是无法预测的。为了解决这个问题，KEMET开发了KEMET预期寿命模型（K-LEM）。可以通过KEMET工程中心网站在线获得胶片寿命计算器，它是同类工具中的第一个工具，允许用户在计算电容器寿命时考虑THB效应。

（图4. KEMET的K-LEM计算器提供了在各种条件下（包括温度，湿度和偏压的影响）的薄膜电容器寿命预测。）

不断增长的工业机器人自动化市场为设备设计师提供了提供满足功能安全性和电磁兼容性适用标准的下一代解决方案的机会。易于获得适用于EMI抑制滤波器的尖端电容器，并由在线工具支持以协助设计和寿命计算。