1.3　机械安全风险预警的主要研究内容

综上，本书以智能制造环境下的机械安全风险预警为研究对象，针对机械设计阶段采取的机械安全措施对人、机器、环境可能发生的不安全状态无法预警问题，结合事故致因理论、安全风险预警技术、计算机科学及其他相关学科理论，研究机械安全风险预警关键技术和系统构建，重点解决现有机械安全风险评估方法不能直接用于机械安全风险预警、移动机器与人体之间安全距离计算方法缺失、安全激光扫描仪等人体位置检测装置使用时存在被绕开的可能、个人防护用品佩戴检测系统无法同时实现多种个人防护用品佩戴检测、机械安全风险预警缺少风险值计算模型等问题，具体研究内容包括以下几部分。

（1）机械安全风险预警体系构建。

为减少机械安全事故造成的人员伤亡及财产损失，针对机械设计阶段采取的机械安全措施对人、机器、环境可能发生的不安全状态无法预警问题，基于事故致因理论，综合考虑人、机器、环境及其耦合效应，研究机械安全风险预警概念、机械安全风险预警模型，以及实现机械安全风险预警的关键技术。

（2）机械安全风险预警监测要素的确定。

监测要素确定是开展机械安全风险预警的前提，其目的就是通过一定的方法来识别人、机器、环境存在的危险，估计和评价风险，并确定是否需要采用风险预警的方式减小风险。针对当前机械安全风险评估方法不能用于确定机械安全风险预警监测要素问题，本书将在分析机械危险基本类型的基础上给出监测要素的确定原则，研究机械安全风险预警监测要素的确定方法，解决如何选择安全防护装置或机械安全风险预警系统作为风险减小措施的问题，并给出监测要素的确定流程。

（3）面向机械安全风险预警的人的不安全行为的检测与识别。

研究机械安全的目的就是在使用机械的过程中使人体免受外界因素的伤害。人的不安全行为是产生机械安全风险的主要因素，因此准确检测或识别人的不安全行为是机械安全风险预警的关键环节。本书将根据不同类别的人的不安全行为检测方式，研究人体与危险源之间安全距离的类型，自主移动机器与人体之间动态安全距离的计算方法。同时针对当前机械安全中人体位置检测装置使用时存在被绕开的可能，且无法区分人或设备的问题，采用深度相机作为机械安全中的人体位置检测装置；针对当前个人防护用品佩戴检测系统无法同时实现多种个人防护用品佩戴检测问题，应用深度学习技术，基于图像信息实现多种个人防护用品佩戴识别。

（4）机械安全风险预警风险值的计算方法。

机器一般包含多种危险，在确定每种危险对应的监测要素后，可根据监测要素值使用合适的风险值计算模型对风险程度进行量化分级，输出预警信息，以便采取相应的预警措施。本书将研究适用于机械安全风险预警的风险值计算模型，以及考虑风险耦合效应的权重确定方法。

（5）机械安全风险预警的实现。

机械安全风险预警的实现依赖机械安全风险预警系统。机械安全风险预警系统针对工业现场，通过在线数据检测与评估对可能发生的不安全状态按等级发出警告，并及时采取相应的防范措施，以达到减小风险的目的。本书将研究机械安全风险预警系统架构及其组成。

（6）机械安全风险预警案例。

本书将通过某工业机器人机械安全风险预警监测要素的确定、风险值的计算、基于深度相机的人体位置检测、系统构建，给出机器人机械安全风险预警系统构建的完整过程。