[发明专利]真正安全的小型机器人和用于控制此机器人的方法

说明书

描述

本发明涉及具有至少一个可转动部件的真正安全的小型机器人，其中，该部件的自由端沿着可编程的路径可动。本发明还涉及用于控制这种机器人的方法。

对于超过某个最小大小的机器人，如果没有预见附加的保护机构，则会给与这些机器人协作的人带来风险。于在自由的机器人臂的工作范围内协作期间，在碰撞(特别是与机器人臂的自由端)的情况下，人可由于运动部件的速度的原因而受伤或被夺去生命。因此如果机器人在活动，则必须注意防止人进入机器人的工作包络中。这可通过防止人进入工作区域的机械壁或虚拟壁来实现。一些机器人系统包括可转动台，使得在围栏的一侧的操作人员可对可转动台加载零件，而在围栏的另一侧提供机器人的工作区域。

固有地安全的一些机器人在它们的机器人操作的任何状况下都不能够伤害人。概念“固有地安全的机器人”涉及由于其设计的原因而固有地安全或真正安全的机器人，其中，在碰撞的情况下作用在人或固定障碍物上的功率和/或力通过适当的设计(即有用的结构性措施)来限制，见2006年的ISO 10218的第1部分的部分5.10.5。根据此规范，在碰撞的情况下在人身上的力将不超过150N，相应地，在人身上的动态功率将不超过80W。在机器人的质量和/或尺寸的某些机械阈值以上，不能满足或达到这些条件。因此具有数百瓦和超过数百瓦的额定功率的重型工业机器人不被看作小型机器人，所以本发明不适用于那些机器人。

JP 09 254 079涉及借助于速度感测检测器以及通过根据那些信号来控制机器人的制动器来检测机器人臂与人或物体的碰撞。在碰撞的情况下，机器人将减慢，直到到达固定位置为止，机器人会停止在该固定位置处。此后，将释放制动器，其中，碰撞的严重程度是非常重要的。

本发明的目标是为前述种类的机器人，即具有至少一个可动臂的固有地安全或真正安全的机器人设计更好的控制。

本发明的另一个目标是提供一种控制这种小型的固有地安全或真正安全的机器人的方法。

目标的解决方案将由权利要求1的特性特征来解决。

根据本发明，该机器人的特征在于，预见了第一机构来检测至少自由部件的至少自由端上的至少相互作用点上的力或压力或接触作用，能够产生对应于该力或压力或接触作用的信号，预见了第二机构来根据可编程的路径以及根据在检测到力或压力或接触作用的情况下需要的预测的命令来执行对机器人的运动的控制，以及在检测到的情况下，将以这样的方式执行控制：临时停止、减慢或不停止机器人的运动，并且在考虑产生的信号的情况下确定可编程的运动路径的临时变化。

当然，本发明不仅涉及具有一个可转动部件的机器人，机器人包括连接成机械链的总共三个或甚至六个可转动部件是相当现实的。在六个可转动部件的情况下，机器人将提供六个运动自由度，并且机器人臂的尖端可沿任何方位运动到其工作范围内的任何点。

检测事件或检测点是其中机器人与人或障碍物相互作用的相互作用事件或相互作用点。此相互作用可为例如机器人的意外碰撞，且还可为人在机器人上的一些有目的的力冲击。那些力冲击由第一机构(例如一些适合的传感器)收集，并且供应给第二机构，例如机器人的控制系统。不需要机器人的特别的安全动作(例如紧急停止)，因为由于机器人的真正安全的结构的原因，对人不存在危险。解译实测信号以及基于此而临时确定动作当然处于本发明的范围内。如果沿运动方向以外的另一方向对机器人臂施加一定的且持久的力，则这可为例如编程的运动路径的变化。这个的原因可为例如协作人员希望使机器人沿另一方向运动且以人工的方式在机器人臂上施加持久的力。

在另一个实施例中-例如在与固定障碍物碰撞的情况下-可执行其中机器人减慢、停止的机器人控制。可在机器人的一种等待模式中期望基于机器人上的力冲击的另外的命令。机器人和协作人员之间的通讯将通过此来以有利的方式增加。

在本发明的某个实施例中，力冲击的感测可例如或者通过测量通过机器人的一个或多个部件的电动马达驱动器的电流或者还通过专用运动传感器来完成。

在权利要求2至5中描述了本发明的另外的有利特征。

本发明的另一个目标通过根据权利要求6和从属权利要求7-17的特性特征的方法来解决。

可由至少自由臂与人或固定障碍物的碰撞导致力作用。用于检测机器人臂上的力作用的机构是众所周知的且可在市场上获得。