隐形杀手：机器人工作状态下的微泄漏风险
即使绝缘完好、接地可靠，机器人在正常工作时仍会产生微安级的泄漏电流——通过分布电容、绝缘电阻形成的微小电流路径流向外壳。虽然单次接触无感，但长期累积或在医疗、潮湿等特殊场景下，可能引发肌肉痉挛、设备误动作甚至致命电击。泄漏电流测试正是量化这一”隐形风险”，确保其控制在人体安全阈值内。
一、泄漏电流的三大类型
| 电流类型 | 产生机理 | 测试条件 | 安全限值（I类设备） |
|---|---|---|---|
| 对地泄漏电流 | 相线通过绝缘电阻/分布电容流向保护地 | 设备正常工作，单故障条件 | ≤3.5 mA[[24]] |
| 接触电流 | 外壳与地之间通过人体形成的电流 | 模拟人体阻抗网络（1kΩ+0.22μF） | ≤0.5 mA（医疗场景） |
| 患者泄漏电流 | 应用于医疗机器人的特殊要求 | BF/CF型应用部件 | ≤0.01 mA（CF型） |
二、机器人泄漏电流超标的常见原因
- Y电容设计过量：EMI滤波器中Y电容用于抑制共模干扰，但过大会直接增加对地泄漏电流，需在EMC与安全间平衡。
- 电机绝缘老化：伺服电机定子绕组对地分布电容随绝缘老化增大，尤其在高温高湿环境下加速劣化。
- PCB污染
：助焊剂残留、金属粉尘在电路板表面形成导电通道，显著增加表面泄漏。
- 电源适配器缺陷：外置电源若未通过安全认证，其内部隔离变压器绝缘不良将导致整机泄漏超标。
三、测试方法与工况模拟
- 多工况覆盖：测试需覆盖机器人待机、空载运行、满载运行、急停等全工况，捕捉峰值泄漏电流。
- 单故障模拟：断开保护接地线后重测，验证单一故障条件下泄漏电流是否仍可控（IEC 60601要求）。
- 环境应力叠加：在40℃/95% RH环境下运行2小时后测试，模拟恶劣工况下的泄漏恶化。
- 频谱分析：使用频谱分析仪识别泄漏电流中的高频成分，追溯至具体干扰源（如变频器、开关电源）。
四、泄漏电流优化技术路径
- EMI滤波器采用”小Y电容+共模电感”组合设计，降低对地泄漏
- 电机驱动采用隔离型IGBT驱动芯片，切断控制地与功率地直连
- PCB三防涂覆（Conformal Coating），阻断表面漏电路径
- 关键部位使用医用级绝缘材料（如硅胶），提升体积电阻率
总结
泄漏电流测试揭示了机器人”正常工作状态”下的潜在电击风险，是安全设计从”被动防护”迈向”主动预防”的关键指标。尤其在人机协作、医疗康复等亲密接触场景中，微安级的泄漏控制直接关系到用户生命安全。企业需将泄漏电流纳入早期设计验证，而非依赖后期整改。
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- 全工况泄漏电流扫描测试（待机/运行/急停）
- 单故障条件下的泄漏电流验证
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