與機(jī)器人一起使用的安全系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種與機(jī)器人一起使用的安全系統(tǒng)，特別是涉及一種與根據(jù)軌跡規(guī)劃(Bahnplanung)在人-機(jī)器人協(xié)作(MRK)環(huán)境中被控制的機(jī)器人一起使用的安全系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人是一種可廣泛使用的具有多個(gè)軸的自動(dòng)運(yùn)動(dòng)裝置，基于可自由編程的運(yùn)動(dòng)過(guò)程可將機(jī)器人用于不同的目的。通常，機(jī)器人用于為人減輕機(jī)械工作。機(jī)器人常常表現(xiàn)為在前臺(tái)的協(xié)助媒介。在此，人和機(jī)器人通常分享共同的工作空間并且有可能還處理相同的工件或構(gòu)件。機(jī)器人與人之間的安全的合作是人-機(jī)器人協(xié)作(MRK)的前提。
[0003]當(dāng)機(jī)器人對(duì)互動(dòng)的人存在危險(xiǎn)時(shí)，必須由相應(yīng)的安全技術(shù)防范與人互動(dòng)的機(jī)器人。通常，安全技術(shù)包括事先在風(fēng)險(xiǎn)分析中大多特定于應(yīng)用地制定的多個(gè)安全功能。對(duì)于機(jī)器人系統(tǒng)而言，該安全功能例如可以包括緊急停止或機(jī)器人的某些物理狀態(tài)(例如，機(jī)器人的位置、速度或力)的限制。
[0004]在選擇安全技術(shù)時(shí)，前提主要是要避免人的某些特定的認(rèn)知能力。也就是說(shuō)，預(yù)先隱含地設(shè)定人與機(jī)器之間交互的狀況，該狀況是從人的認(rèn)知能力中抽象出來(lái)的。特別是對(duì)于擬人化構(gòu)造的機(jī)器人(例如具有類似臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)構(gòu)的小機(jī)器人)，該方法導(dǎo)致非常廣泛的就是說(shuō)成本高的和開(kāi)發(fā)集中的具有安全功能的實(shí)現(xiàn)。忽略人的認(rèn)知能力的另一結(jié)果是對(duì)安全功能的非常保守的參數(shù)化。由此，可通過(guò)機(jī)器的物理狀態(tài)轉(zhuǎn)化的機(jī)械能和機(jī)器人或人可在其中工作的工作空間的大小被大大限制。因此，由于該簡(jiǎn)單的安全技術(shù)而留下了不太小的剩余風(fēng)險(xiǎn)特別是碰撞風(fēng)險(xiǎn)，此外還留下了由該安全技術(shù)導(dǎo)致的擬人化系統(tǒng)的較少的f生會(huì)K (Performanz)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]因此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種機(jī)器人系統(tǒng)，該機(jī)器人系統(tǒng)將其擬做的運(yùn)動(dòng)有效地與參與MRK環(huán)境的人溝通。本實(shí)用新型的目的還在于提供一種安全系統(tǒng)，該安全系統(tǒng)與人的認(rèn)知能力配合使能實(shí)現(xiàn)安全的MRK。
[0006]在此，根據(jù)本實(shí)用新型的安全系統(tǒng)適于與機(jī)器人一起使用，特別是與輕型結(jié)構(gòu)機(jī)器人一起使用。在此，根據(jù)軌跡規(guī)劃在MRK環(huán)境中控制機(jī)器人。在此，可以不同的方法和方式實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的控制，例如通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)控制、多點(diǎn)控制或軌跡控制。借助軌跡規(guī)劃可知機(jī)器人的計(jì)劃的未來(lái)的運(yùn)動(dòng)或位置。
[0007]在此，根據(jù)本實(shí)用新型的安全系統(tǒng)設(shè)置為，將來(lái)自軌跡規(guī)劃的地點(diǎn)和時(shí)間信息用信號(hào)傳遞到MRK環(huán)境。因此，留在MRK環(huán)境中的人可對(duì)該信號(hào)作出反應(yīng)并做出相應(yīng)的互動(dòng)，從而能夠避免與機(jī)器人碰撞。來(lái)自軌跡規(guī)劃的地點(diǎn)和時(shí)間信息(例如關(guān)于機(jī)器人采取的下一個(gè)姿勢(shì)的信息)可以使人直觀地獲悉人應(yīng)如何在所分享的工作空間中采取行動(dòng)。由于優(yōu)選將來(lái)自軌跡規(guī)劃的信息提前用信號(hào)傳遞到MRK環(huán)境，因此人可做好準(zhǔn)備由此可以避免碰撞。
[0008]優(yōu)選地，來(lái)自軌跡規(guī)劃的、由安全系統(tǒng)用信號(hào)傳遞到MRK環(huán)境的地點(diǎn)和時(shí)間信息至少標(biāo)明機(jī)器人的計(jì)劃的配置、計(jì)劃的姿勢(shì)和/或計(jì)劃的運(yùn)動(dòng)。因此，在MRK環(huán)境中與機(jī)器人合作的人可根據(jù)該地點(diǎn)和時(shí)間信息獲悉機(jī)器人將如何運(yùn)動(dòng)或機(jī)器人將在所分享的工作空間中占用哪些空間。
[0009]優(yōu)選地，根據(jù)本實(shí)用新型的安全系統(tǒng)具有用于視覺(jué)地和/或聽(tīng)覺(jué)地用信號(hào)傳遞信息的裝置。為此，安全系統(tǒng)例如可包括揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器通知MRK環(huán)境關(guān)于機(jī)器人的行為以及其如何行動(dòng)。人可對(duì)該信息作出反應(yīng)，以有利地防止與機(jī)器人碰撞。
[0010]還可視覺(jué)地用信號(hào)傳遞信息，例如借助一個(gè)或多個(gè)發(fā)光裝置，例如LED。通過(guò)相應(yīng)地控制例如發(fā)光裝置的亮度或顏色，可對(duì)MRK環(huán)境用信號(hào)傳遞機(jī)器人何時(shí)執(zhí)行何種運(yùn)動(dòng)或采取何種姿勢(shì)的信息。優(yōu)選該裝置設(shè)置在機(jī)器人的足部和/或法蘭上。設(shè)置在足部上是有利的，因?yàn)闄C(jī)器人的足部很少被機(jī)器人遮蓋，從而使該裝置幾乎從MRK環(huán)境的任何方向都能被看到。當(dāng)人例如直接與機(jī)器人合作并且在此在最近的環(huán)境中與機(jī)器人的末端執(zhí)行器或工具一起工作時(shí)，設(shè)置在機(jī)器人的法蘭上的位置是有利的。因此，可將來(lái)自軌跡規(guī)劃的地點(diǎn)和時(shí)間信息清楚地通知人。
[0011]本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，可將不同的部件進(jìn)行組合來(lái)用信號(hào)傳遞信息。因此，例如可以既使用揚(yáng)聲器又使用發(fā)光裝置，以使MRK更安全。
[0012]優(yōu)選地，將安全系統(tǒng)集成在機(jī)器人中。替代地，還可將安全系統(tǒng)設(shè)置為與機(jī)器人分開(kāi)的，例如還可以向MRK環(huán)境用信號(hào)傳遞來(lái)自不同機(jī)器人的軌跡規(guī)劃的地點(diǎn)和時(shí)間信息。因此，根據(jù)本實(shí)用新型的安全系統(tǒng)可靈活地使用。
[0013]優(yōu)選地，可選擇預(yù)告指示器作為擬做的運(yùn)動(dòng)或計(jì)劃的配置、計(jì)劃的姿勢(shì)或計(jì)劃的運(yùn)動(dòng)的信息源。還優(yōu)選地，可選擇由“教和學(xué)”功能所記錄的軌跡作為擬做運(yùn)動(dòng)的信息源。
[0014]對(duì)于地點(diǎn)和時(shí)間信息，優(yōu)選以固定的預(yù)告時(shí)間或可變的預(yù)告時(shí)間向MRK環(huán)境用信號(hào)傳遞來(lái)自軌跡規(guī)劃的信息。因此，例如可選擇十秒的預(yù)告時(shí)間，使得對(duì)MRK環(huán)境用信號(hào)傳遞在十秒后基于軌跡規(guī)劃將執(zhí)行機(jī)器人的何種姿勢(shì)或運(yùn)動(dòng)。因此，與機(jī)器人分享工作空間的人可對(duì)該計(jì)劃的運(yùn)動(dòng)有效地做好準(zhǔn)備，以使人例如在對(duì)其可知的預(yù)告時(shí)間結(jié)束之后處于對(duì)其無(wú)危險(xiǎn)的地方。優(yōu)選地，選擇5秒的預(yù)告時(shí)間并且特別優(yōu)選地選擇2秒的預(yù)告時(shí)間。
[0015]因此，本實(shí)用新型避免了在MRK環(huán)境中人與機(jī)器人之間碰撞的剩余風(fēng)險(xiǎn)。在此，由于根據(jù)本實(shí)用新型的安全系統(tǒng)與人的認(rèn)知能力之間的有效合作而確保了簡(jiǎn)單的、容易的和有效的安全概念。由此還降低了對(duì)安全完整性的需求。
[0016]本實(shí)用新型還包括一種機(jī)器人系統(tǒng)，其具有機(jī)器人、機(jī)器人控制器和根據(jù)本實(shí)用新型的安全系統(tǒng)。在此，根據(jù)軌跡規(guī)劃在MRK環(huán)境中控制機(jī)器人。在此，機(jī)器人系統(tǒng)執(zhí)行下面的方法步驟:基于軌跡規(guī)劃確定來(lái)自軌跡規(guī)劃的地點(diǎn)和時(shí)間信息，將該信息用信號(hào)傳遞到MRK環(huán)境。
[0017]本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，本安全系統(tǒng)可與其他公知的安全功能相組合。在此，根據(jù)本實(shí)用新型的安全系統(tǒng)能夠減少由于使用公知的安全功能而存在的剩余風(fēng)險(xiǎn)。此外，根據(jù)本實(shí)用新型的安全系統(tǒng)是有利的，因?yàn)槠湟员裙陌踩δ芨俦Ｊ?、即面向性能的參?shù)為前提。
【附圖說(shuō)明】
[0018]下面參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。其中示出:
[0019]圖1為具有根據(jù)本實(shí)用新型的安全系統(tǒng)的機(jī)器人的圖。
[0020]其中，附圖標(biāo)記表示:
[0021]10機(jī)器人
[0022]11 法蘭
[0023]12機(jī)器人足部
[0024]20發(fā)光環(huán)
[0025]21紅色發(fā)光部件。
【具體實(shí)施方式】
[0026]圖1示例性地示出機(jī)器人10，其以多軸的關(guān)節(jié)臂機(jī)器人10的形式構(gòu)造。機(jī)器人10處于伸展形態(tài)，并且在其足部12上具有由發(fā)光環(huán)組成的信號(hào)傳遞裝置20。在此，該信號(hào)傳遞裝置20示出根據(jù)本實(shí)用新型的安全系統(tǒng)的實(shí)施方式。發(fā)光環(huán)20分成多個(gè)單獨(dú)的部分，這些部分能夠彼此獨(dú)立地發(fā)出不同顏色的光。發(fā)光環(huán)通過(guò)將工作空間沿著不同的方向分解的方式，對(duì)機(jī)器人的整個(gè)工作空間編碼或做標(biāo)記。
[0027]XY平面中的工作空間位置由發(fā)光環(huán)20上的水平發(fā)光區(qū)域來(lái)標(biāo)記，而Z平面中的工作空間位置由發(fā)光環(huán)20的上部或下部區(qū)域上的發(fā)光位置來(lái)標(biāo)記。
[0028]根據(jù)計(jì)劃的例如在下一個(gè)十秒或五秒的運(yùn)動(dòng)，發(fā)光環(huán)的位置發(fā)出紅色光，該位置對(duì)輕型結(jié)構(gòu)機(jī)器人的工作空間的部分進(jìn)行編碼或做標(biāo)記，關(guān)節(jié)臂機(jī)器人10下一步將前往該部分。如圖1所示，發(fā)光環(huán)20的部件21發(fā)出紅色光。因此，顯示出或用信號(hào)傳遞出機(jī)器人即將可能前往由部件21標(biāo)記的位置。為了避免碰撞，人可避開(kāi)該區(qū)域。而其他部件則發(fā)出綠色光并顯示出在該區(qū)域中在下一個(gè)例如十秒或五秒內(nèi)沒(méi)有危險(xiǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，還可選擇其他的預(yù)告時(shí)間，例如2秒、20秒或30秒。
[0029]關(guān)節(jié)臂機(jī)器人10的擬做運(yùn)動(dòng)的危險(xiǎn)性越大，例如擬做的運(yùn)動(dòng)越快，紅色的發(fā)光強(qiáng)度就越強(qiáng)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可以將亮度的強(qiáng)度與可變的預(yù)告時(shí)間相關(guān)聯(lián)。因此，通過(guò)亮度的強(qiáng)度可向與關(guān)節(jié)臂機(jī)器人10 —起分享工作空間的人通知預(yù)告時(shí)間。
[0030]本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，當(dāng)關(guān)節(jié)臂機(jī)器人10由于其應(yīng)用而在工作空間中要經(jīng)歷較長(zhǎng)的路徑時(shí)，將發(fā)光環(huán)20設(shè)置在關(guān)節(jié)臂機(jī)器人10的足部12上是特別有利的。而當(dāng)關(guān)節(jié)臂機(jī)器人10僅經(jīng)歷較短的路徑、例如使聯(lián)接的工具駛過(guò)較短的路徑，則適合于將發(fā)光環(huán)安裝在關(guān)節(jié)臂機(jī)器人10的法蘭11上。因此，同樣在工具附近工作的人可立刻意識(shí)到關(guān)節(jié)臂機(jī)器人10將如何行駛。
[0031]除構(gòu)造為發(fā)光環(huán)的所述實(shí)施方式外，根據(jù)本實(shí)用新型的安全系統(tǒng)還可構(gòu)造為環(huán)或球。在此，球狀的實(shí)施方式能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)擬做運(yùn)動(dòng)的更好的三維信號(hào)傳遞或?qū)ぷ骺臻g的更好的空間標(biāo)記。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種與機(jī)器人一起使用的安全系統(tǒng)，其中，借助軌跡規(guī)劃在人-機(jī)器人協(xié)作環(huán)境中利用機(jī)器人控制器控制該機(jī)器人， 其中，所述安全系統(tǒng)設(shè)置用于將來(lái)自所述軌跡規(guī)劃的地點(diǎn)和時(shí)間信息用信號(hào)傳遞到所述人-機(jī)器人協(xié)作環(huán)境，并且 其中，所述安全系統(tǒng)具有用以視覺(jué)地和/或聽(tīng)覺(jué)地用信號(hào)傳遞信息的裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述來(lái)自所述軌跡規(guī)劃的地點(diǎn)和時(shí)間信息至少標(biāo)明所述機(jī)器人的計(jì)劃的配置、計(jì)劃的姿勢(shì)和/或計(jì)劃的運(yùn)動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述裝置設(shè)置在所述機(jī)器人的足部上和/或法蘭上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)器人是輕型結(jié)構(gòu)機(jī)器人。5.根據(jù)前述權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述安全系統(tǒng)集成在所述機(jī)器人中。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種與機(jī)器人一起使用的安全系統(tǒng)。在此，該安全系統(tǒng)適于特別是與輕型結(jié)構(gòu)機(jī)器人一起使用。在此，根據(jù)軌跡規(guī)劃在人機(jī)合作環(huán)境中控制機(jī)器人或輕型結(jié)構(gòu)機(jī)器人。在此，該安全系統(tǒng)設(shè)置為，將機(jī)器人或輕型結(jié)構(gòu)機(jī)器人擬做的運(yùn)動(dòng)與環(huán)境溝通。
【IPC分類】B25J13/00, B25J19/06
【公開(kāi)號(hào)】CN204658463
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420814106
【發(fā)明人】馬丁·庫(kù)舍爾
【申請(qǐng)人】庫(kù)卡羅伯特有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2014年12月19日