El funcionamiento fiable de los sensores de los sistemas de accionamiento de articulaciones de robots (RJDs) es un factor clave para garantizar la seguridad del equipo y del personal. A lo largo de los años, se han diseñado sistemas adicionales relacionados con la seguridad para prevenir incidentes de seguridad causados por fallos en los robots, ignorando los problemas de seguridad funcional de los propios sensores del robot. En vista de esto, basado en IEC61508, se propone en este documento un método de análisis y diseño de seguridad funcional para los sensores de los RJDs. En primer lugar, el análisis de peligros y la evaluación de riesgos clarificaron los objetivos que la función de protección de seguridad del sensor del RJD debería alcanzar. Luego, al establecer el modelo de accionamiento del motor y el modelo de transmisión, se propone una estrategia de diagnóstico y aislamiento de fallos de sensores basada en modelos. Considerando el funcionamiento tolerante a fallos del sistema, se diseña una arquitectura de hardware de operación continua del sistema relacionado con la seguridad. El análisis de Markov muestra que el nivel de integridad de seguridad (SIL) de los sistemas relacionados con la seguridad puede alcanzar SIL3. Finalmente, se diseñan experimentos para validar la estrategia propuesta de diagnóstico de fallos y tolerancia a fallos. Los resultados muestran que el sistema relacionado con la seguridad puede localizar eficazmente fallos en los sensores, realizar control tolerante a fallos cuando un solo sensor falla y llevar a cabo la protección de desconexión segura de par (STO) cuando múltiples sensores fallan.