機器人安全規格・RFP指南

5-2. 「ISO 3691-4」 符合性與安全對策

1. AGV/AMR 安全裝置的性能要件與 ISO 3691-4 標準

在AGV（無人搬運車）與AMR（自主移動機器人）的安全設計上，全球的事實標準（De facto standard）是ISO 3691-4:2020（無人搬運車及其系統的安全要件）。與過去的指導方針不同，它不僅嚴格規定了單一感測器的性能，還嚴格規定了「作為一個整體系統該如何確保安全功能（功能安全）」。

1.1 ISO 3691-4中的功能安全要件（PL / SIL）

在ISO 3691-4中，要求搬運機器人的「安全相關控制系統（SCS）」必須確保達到基於ISO 13849-1的性能等級（Performance Level, PL）。

• 速度・轉向控制與安全停止功能： 原則上必須具備PL d以上（Category 3以上）的可靠性。
• 雙重化（冗餘）的義務： 當安全感測器（如LiDAR等）偵測到人員時，從訊號傳輸到煞車控制的電路必須是雙重化的，並被要求具備不會因為單一故障就喪失安全功能的結構。

1.2 主要的安全裝置與性能要件

根據機器人的速度・慣性重量・行駛區域，建構結合以下安全裝置的多層防護系統。

安全裝置	主要作用與設置標準	ISO 3691-4 / 規格所要求的性能要件
2D安全雷射掃描儀（LiDAR）	主要障礙物・人員偵測（主安全感測器）	・必須符合安全規格（IEC 61496 Type 3 / PL d）。 ・必須能根據速度即時可變控制「警告區域」與「緊急停止區域」。 ・必須能毫無遺漏地偵測到從地面起算規定高度（一般為150mm〜200mm以下）的障礙物。
安全保險桿（接觸偵測）	涵蓋LiDAR的死角・物理接觸時的緊急停止	・接觸時機械式開關必須確實作動，並立即讓車輛停止（相當於PL d）。 ・必須具備大於車輛完全停止前煞車距離的「緩衝空間（吸震性）」。
3D攝影機・立體偵測感測器	偵測上方・斜向的立體障礙物（堆高機的貨叉等）	・空間偵測2D-LiDAR無法偵測到的「懸空於地面的貨物」或「人的頭部・上半身」。 ・必須對環境光（日光或照明的漫反射）所造成的誤作動具有很強的抵抗力。
緊急停止按鈕（E-STOP）	透過手動進行緊急全停	・符合ISO 13850的紅色按鈕＋黃色底座結構。 ・配置在從車輛各方向皆容易接觸到的位置（前後・左右等），操作時必須立即切斷動力（Category 0或1停止）。

1.3 ISO 3691-4所要求的「偵測區域（防護領域）」設計規則

在ISO 3691-4中，並非單純裝上感測器就好，而是規定了「機器人停止前所需的距離」與「感測器的偵測區域」必須一致。

• 與速度連動的區域切換： 在直線行駛、轉彎以及加減速時，必須具備能配合機器人運動向量，自動切換掃描區域形狀・長度的功能。
• 死角區域的防護： 在轉彎或倒車行駛時，如果行進方向的偵測區域沒有被涵蓋到，就必須極度降低行駛速度，或是透過安全保險桿進行物理防護。

1.4 為了與人共存的「作業模式」與限制

• 低速行駛限制（速度放寬要件）： 在與作業員接近・共用的區域（共存區域）中，規定了用限制車輛最高速度在0.3m/s（約1.08km/h）以下等方式，來將碰撞風險降低至可容許的等級，藉此取代縮小安全感測器偵測範圍的作法。
• 禁止自動恢復： 在因安全感測器或E-STOP緊急停止後，即使移除了障礙物，機器人也絕不可自動突然啟動，必須經過確認安全後的重置（Reset）訊號或慢行重新啟動的程序。

2. ISO 3691-4 符合性確認・認證檢查重點

在採購・導入海外製或國產的AGV/AMR時，即使型錄上記載著「符合ISO 3691-4」，最重要的是要看清「有無第三方認證」、「是否不僅是機器人單體，還包含了現場營運在內的符合性」。

2.1 符合證明的書面文件檢查（書面審查）

確認這只是製造商單純的自我宣告（自主檢查），還是由值得信賴的第三方認證機構所核發的認證。

• 有無第三方認證機構（TÜV、SGS、UL等）所核發的認證書：
  • 若是海外製設備，請確認在CE標誌的「符合性聲明書（DoC: Declaration of Conformity）」中，是否明確記載了「ISO 3691-4:2020」作為技術依據。
  • 確認是否能出示由認證機構所核發的「符合證明書（Certificate of Conformity）」。
• 功能安全（PL d / SIL 2）的驗證報告：
  • 是否備有基於ISO 13849-1的「功能安全計算書」或評估報告，並顯示安全控制電路已雙重化（相當於PL d）。
• 風險評估（RA）報告書：
  • 交付的文件中是否包含了製造商方面針對設備單體萃取並降低危險源的「風險評估書」。

2.2 硬體・安全功能的檢查（實機評估）

透過實機確認設備是否在硬體層級上滿足了ISO 3691-4的安全技術要件。

檢查項目	基於ISO 3691-4的確認內容
安全掃描儀（LiDAR）的選定	所使用的2D-LiDAR是否為「安全用（符合IEC 61496 Type 3 / PL d的產品）」（※一般的工業測量用LiDAR不可）。
緊急停止開關（E-STOP）	是否為黃色底座紅色按鈕的結構，且在按下按鈕時不透過軟體，而是物理性地切斷主電源（馬達動力）（Category 0/1停止）。
貨物倒塌・高度方向的偵測	是否能用3D攝影機或超音波感測器等，正確偵測到懸空於地面的貨物或上方的突出物（針對2D-LiDAR死角的對策）。
最大載重時・最高速度下的煞車	在滿載貨物並以最高速度行駛中，從LiDAR偵測到人直到停止的距離，是否控制在「偵測區域的長度以內」。
手動重置（Reset）機制	在緊急停止或偵測到人之後障礙物消失時，是否具備不會自動重新啟動，而是必須經過確認安全後的手動重置操作才會重新啟動的結構。

2.3 系統整合（SI）與「現場符合性」的檢查

ISO 3691-4是不只包含「機器人單體」，甚至涵蓋到「系統整體（設置環境）」的標準。 即使設備符合標準，若現場的地圖設定或配置不當，也會被視為違反符合性（增加事故風險）。

• 區域設定（Zone Classification）的妥當性：
  • 專用區域（柵欄內）、共存區域、作業區域的邊界是否正確定義在系統上。
• 間隙（Clearance）與夾傷風險：
  • 在機器人行駛路線與牆壁・柱子・料架之間，是否確保了0.5m以上的安全距離（逃生空間）。在無法確保的狹小區域，機器人是否設定為減速・慢行。
• 系統連鎖（Interlock）：
  • 在與自動門、鐵捲門、垂直搬運機（VMC）等連動時，是否具備在通訊異常時會朝向安全側停止（失效安全 Fail-safe）的程序（Sequence）。

2.4 導入流程的最終檢查清單

這是在檢討導入時，應該向系統整合商（SIer）或供應商提出並要求確認的確認事項。

1. 「是否會製作・提出包含了本次導入環境在內的系統整體風險評估（殘餘風險報告書）？」
2. 「是否會針對作業員提供安全營運手冊並實施教育訓練？」
3. 「當進行地圖變更或配置變更時，是否定義了安全區域的重新驗證（Validation）程序？」

3. 給RFP・發包規格書用的撰寫範例及供應商檢查清單

在導入AGV/AMR時提供給供應商的需求建議書（RFP）或發包規格書中，為了不讓「符合ISO 3691-4」與「現場安全要件」變得模糊不清，並將其具體明記為要求性能・交付項目，以下是撰寫範例與檢查清單。

3.1 在RFP・發包規格書中「安全要件」的撰寫範例

【條款名稱：自動搬運機器人（AGV/AMR）系統的安全符合性與功能要件】

1. 符合基本安全規格：
   • 本系統（車輛本體、系統控制、地面設備）必須符合ISO 3691-4:2020（無人搬運車及其系統的安全要件）。
   • 車輛本體的主要安全控制電路（速度偵測、轉向、緊急停止電路），必須滿足ISO 13849-1 性能等級 d (PL d / Category 3) 以上的功能安全標準。
   • 在交貨時，必須提出第三方認證機構（TÜV、SGS、UL等）的符合證明書，或是自家公司的符合性聲明書（DoC）以及技術依據文件。
2. 安全裝置及防護功能的要求：
   • 第一安全感測器: 標準配備符合IEC 61496 Type 3 / PL d的「安全用2D-LiDAR」，並具備能連動行駛速度或轉彎角度自動切換保護區域（防護區域）的控制機制。
   • 立體死角防護: 為了偵測2D-LiDAR水平偵測面以外（懸空於地面的棧板貨叉、上方突出物等）的區域，必須具備3D攝影機或超音波感測器等互補的偵測裝置。
   • 緊急停止功能: 將符合ISO 13850的緊急停止按鈕（E-STOP）配置在車輛的多個位置（從各方向皆可看見・操作的位置），並在按下時以機械方式直接切斷馬達驅動電源（Category 0/1停止）。
   • 手動重置（Reset）: 在偵測到人員及解除緊急停止後，禁止車輛自動啟動，必須經過作業員手動重置（或解除規定的連鎖），在確認安全後才重新啟動的程序。
3. 現場系統整合（SI）及施工安全：
   • 應配合導入區域（行駛路線、卸貨站）的環境條件，正確設定基於ISO 3691-4的區域劃分（專用領域／共存領域／作業領域），並反映在地圖資料中。
   • 在與牆壁・柱子・現有設備之間無法確保0.5m以上安全距離（逃生寬度）的狹小地點，必須實施將速度自動限制為安全速度（0.3m/s以下）的控制。

3.2 供應商選定・RFP檢查清單

這是在選定供應商及收到規格書時應該確認的檢查項目。

確認區分	檢查項目	要求內容・提交確認項目
文件・證明	確認第三方認證	是否能提出CE標誌/DoC，或是由第三方認證機構（TÜV等）所核發的ISO 3691-4符合證明書影本
	功能安全的計算依據	是否顯示了基於ISO 13849-1之PL d的功能安全計算結果（SISTEMA報告等）
	風險評估書	包含車輛本體及現場環境在內的「風險評估（RA）報告書」是否包含在交付項目中
硬體	LiDAR的規格選定	搭載的LiDAR是否並非通用測量用，而是「符合安全規格的產品（Type 3/PL d）」
	煞車距離與減速	從滿載・最高速度開始的「緊急停止距離」，是否完結在LiDAR的偵測區域內
	接觸防護（保險桿）	在LiDAR的死角或接觸到保險桿時，是否為物理性緊急停止的結構
系統・運用	區域設定・距離	針對逃生寬度未滿0.5m的區域，是否導入了「自動減速・慢行程式」
	連動・連鎖（Interlock）	在與自動門、防火鐵捲門、VMC等通訊中斷時，是否設計為倒向「安全側（停止）」
	營運支援・培訓	是否提供設置後的「安全營運教育計畫」以及「配置變更時的重新驗證程序書」