[发明专利]机器人和对这种机器人上的力矩进行监测的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人，该机器人具有至少两个关节和分别通过至少一个关节相对于彼此可移动的部分；本发明还涉及一种对机器人的力矩进行监测的方法，该机器人具有至少两个关节和分别通过至少一个关节相对于彼此可移动的部分。

本发明的主题原则上是按照EN ISO 1018-1第3.18号标准以及EN ISO8373第2.6号标准的、自动控制且可自由编程的多用途机械手形式的机器人，其可以在三个或多个轴上编程，并且可以设置在固定的地点，或者可移动地设置，而其使用范围则不受自动化技术的限制；本发明尤其是一种遵照ENISO 1018-1第3.15.5号标准的关节机器人。

背景技术

迄今为止使机器人安全运行的策略是通过围栏将机器人围住，从而防止人与机器人之间的接触。为了使用安全的技术限定机器人的可到达范围或工作空间，可以通过机械式终端开关为机器人轴划分界线。如果机器人转动范围宽广以致于机器人到达这样的界线，则使机器人停止。

努力的方向在于，在更大程度上使机器人相互之间以及与人协作，此时在后一种情况下，应该使没有防护围栏的人与机器人分享工作空间，以完成例如共同的工作。在这种应用中，安全起到了决定性的作用。机器人应该对人不构成威胁。一种使机器人安全运行的可能性是限制机器人的力，或者通常限制机器人的动能。对碰撞进行识别并在此基础上做出适当的反应也能够使机器人具有较高的安全性。有人已经提出，为可移动的机器人部件配备外部传感器，或者将可移动的机器人部件包住，尤其是以各种形式利用触觉传感器和电容式传感器。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种能够与第三方、尤其是能够与人安全协作的机器人。本发明的另一个目的在于提出一种使机器人安全工作的方法。

根据本发明的上述目的通过一种上述类型的机器人得以实现，其中，在至少一个可移动部件上设置至少一个采集力矩的传感器；将传感器的传感器组件设计为冗余地采集力矩，或者设置至少两个传感器以冗余地采集力矩；并设置冗余的分析装置以进行冗余的分析。

提出了一种实现上述目的的方法，该方法通过一个传感器的至少两个组件，或通过两个传感器，对在至少一个可移动部件上的至少一个力矩进行冗余采集以及冗余分析。

对测量值的采集可以直接进行，也可以间接进行。按照根据本发明的方法，根据本发明的装置的冗余设计能够满足根据标准DIN EN 61508或根据标准DIN EN ISO 13849-1：2006的性能水平PLd和Ple的要求SIL2和SIL3。

通过将根据本发明的机器人设计为：具有至少两个传感器，用以采集两次作为测量参数的同一个力矩；或者传感器具有至少两个用以采集作为测量参数的同一个力矩的传感器组件，从而实现了下述过程的前提条件，即，首先通过分析单元已经可以监测传感器或传感器组件的正确功能，其次，能够对通过传感器所测得的测量参数“力矩”的测量值进行整体的后续处理。

因此本发明包括对作为测量参数的力矩的冗余的并且优选是多样性的测量。

根据本发明的一种实施方式，为了提高安全性，在此可以考虑特别是使用不同的传感器，无论是在相同的测量原理下来自不同生产厂家的力矩传感器，还是以不同的测量原理为基础的传感器，例如光电传感器或者电动机电流监测传感器。在优选的实施方式中，传感器具有至少一个作为传感器组件的应变片(Dehnungsmessstreifen)，因为利用应变片能够以简单的方式采集力矩。

本发明优选的扩展方案在此设置为，将传感器组件连接为至少两个测量电桥，其中，尤其测量板是全桥电路，特别是惠斯通旋转电桥(WheatstoneWende-Brücke)，和/或至少有一个测量电桥是半桥电路。

一种优选的实施方式的特点在于，通过监测装置监测至少一个传感器上的供给电压。

如果使用具有膨胀片的半桥电路形式的传感器，则上述实施方式是非常有意义的。当供给电压偏离额定值时，可以使机器人预防性地停止。也可以选择根据供给电压换算力矩传感器的测量值。

为了产生多样性，测量电桥的供给电压可以设置得不同。因此，可以设置传感器，使它的作用相反。两个信号的和保持恒定不变。由此例如可使一个信号对应于正弦函数，另一个则对应于余弦函数，或者一般地使两者之间存在一个相位差。根据多样性，这些信号也可以具有不同的频率和/或幅值。在模拟-数字转换之前进行信号滤波。

此外本发明还设置温度监测装置，利用该装置可以监测温度是否位于给定的范围内，并在超出该范围时关闭机器人。在分析力矩传感器时将考虑到当前的温度。