[发明专利]一种确保机器人位姿边界限制的安全系统

说明书

本发明涉及一种确保机器人位姿边界限制的安全系统，包括：工业机器人和安全控制系统，安全控制系统包括：获取模块，用于获取所述机器人的当前位置以及机器人位姿边界信息；计算模块，用于计算所述当前位置到所述位姿边界的安全距离，并基于所述安全距离计算机器人在该安全距离内制动的必要制动扭矩/制动力；控制模块，用于判断机器人当前位置可提供的最大制动扭矩/制动力是否大于所述必要制动扭矩/制动力，判断机器人当前可提供的最大制动扭矩和/或制动力的估计制动距离是否小于所述安全距离，上述判断至少任一不满足时，控制所述机器人减速或停机。本发明的有益效果是：工业机器人系统的安全性判断可靠性高。

技术领域

本发明涉及一种工业机器人领域，特别是涉及一种确保机器人位姿边界限制的安全系统。

背景技术

随着社会的发展，机器人开始广泛应用于多个领域，例如家用机器人、工业机器人、服务机器人等。工业机器人是主要面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人，工业机器人中包括传统的工业机器人以及协作机器人，协作机器人能够与人协作高效的完成工作，可以高精度和高效率的完成危险环境的工作，因此受到越来越多用户的青睐。

协作机器人在工作中，需要与人类近距离互动合作，为了更好的实现人机协作，同时能够保障使用者的人身安全，协作机器人的安全性能是一核心指标。

常规的机器人系统具有安全检测系统，例如通过不正常力矩对碰撞障碍物的检测，通过电容传感器对人体接近协作机器人的检测，但这些检测方式本身精度有效，可靠度不足。

因此，有必要设计一种可靠性好的工业机器人安全控制系统。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种可靠性好的工业机器人安全控制系统及其控制方法。

本发明可采用如下技术方案：一种工业机器人系统，包括：工业机器人和安全控制系统，所述工业机器人包括：底座；机械臂，包括若干个机械臂部分，所述机械臂一端连接于底座，另一端用于连接工具；关节，用于连接相邻的俩机械臂部分；所述安全控制系统用于控制所述工业机器人安全运行，其特征在于，所述安全控制系统包括：获取模块，用于获取所述机器人的当前位置，以及机器人位姿边界信息；计算模块，用于计算所述当前位置到所述位姿边界的安全距离，并基于所述安全距离计算机器人在该安全距离内制动所需的必要制动扭矩和/或制动力；控制模块，用于判断机器人当前位置可提供的最大制动扭矩和/或制动力是否大于所述必要制动扭矩和/或制动力，判断机器人当前可提供的最大制动扭矩和/或制动力的估计制动距离是否小于所述安全距离，以及当以上两组判断至少其一不能满足时，控制所述机器人减速或停机。

进一步的，所述位姿边界包括肘部位置边界、关节角度边界、机器人工具位姿边界、机器人工具方向边界。

进一步的，所述获取模块用于从人机交互设备获取所述位姿边界信息。

进一步的，所述工业机器人系统包括人机交互设备，所述人机交互设备包括机器人示教器。

进一步的，所述计算模块用于根据所述当前位置动态的计算所述安全距离，并基于所述安全距离动态的计算所述必要制动扭矩和/或制动力。

进一步的，所述控制模块包括第一控制模块和第二控制模块，所述第一控制模块和第二控制模块独立工作，所述第一控制模块用于判断机器人当前位置可提供的最大制动扭矩和/或制动力是否大于所述必要制动扭矩和/或制动力，所述第二控制模块用于判断机器人当前可提供的最大制动扭矩和/或制动力的估计制动距离是否小于所述安全距离。

进一步的，所述第一控制模块判断不能满足条件时，控制所述机器人减速或停机，或，所述第二控制模块判断不能满足条件时，控制所述机器人减速或停机。