[发明专利]用于机器人系统的可扩展安全系统

说明书

本发明公开了一种机器人系统，该机器人系统包括机器人臂、用于控制机器人臂的机器人控制器以及监测机器人臂的安全系统，其中该安全系统被配置成基于由安全系统评估的至少一个安全功能使机器人臂进入安全模式。机器人控制器被构造成：指定至少一个用户定义的安全参数范围；向安全系统提供用户定义的安全参数范围；基于至少一个用户定义的安全功能生成至少一个用户定义的安全参数；向安全系统提供用户定义的安全参数；其中安全系统包括安全范围安全监测功能，该安全范围安全监测功能被配置成：评估至少一个用户定义的安全参数是否处于用户定义的安全范围内；以及在用户定义的安全参数处于用户定义的安全范围之外的情况下使机器人臂进入安全模式。

技术领域

本发明涉及一种用于机器人臂的安全系统，其中安全系统在机器人臂的操作期间被配置成监测机器人臂，并且如果机器人臂进入不安全操作模式则使机器人臂进入安全状态。

背景技术

包括多个机器人关节和机器人连杆的机器人臂(其中致动器可使机器人臂的一部分相对于彼此旋转或平移)在机器人领域中是已知的。机器人臂可包括旋转关节和/或平移关节，在旋转关节中，致动器被构造成使机器人臂的一部分旋转，在平移关节中，致动器被构造成使机器人臂的一部分平移。通常，机器人臂包括：机器人基座，其用作机器人臂的安装基座；以及机器人工具凸缘，各种工具可附接到其上，并且其中多个机器人关节和机器人连杆连接机器人基座和机器人工具凸缘。机器人控制器被构造成控制机器人关节，以相对于基座移动机器人工具凸缘。例如，为了指示机器人臂执行多个工作指令。

通常，机器人控制器被构造成基于机器人臂的动态模型控制机器人关节，其中该动态模型限定作用于机器人臂上的力与所得的机器人臂的加速度之间的关系。通常，动态模型包括机器人臂的运动学模型、关于机器人臂的惯性的知识以及影响机器人臂移动的其他参数。运动学模型限定了机器人臂的不同部件之间的关系，并且可包括机器人臂的信息(诸如关节和连杆的长度、尺寸)，并且可(例如)由Denavit-Hartenberg参数等来描述。动态模型使得控制器可以确定为了(例如)以指定的速度、加速度移动机器人关节或者为了将机器人臂保持在静态姿势，关节马达将提供哪些扭矩。

通常，可以将各种端部执行器附接到机器人工具凸缘，诸如夹持器、真空夹持器、磁性夹持器、攻丝机、焊接设备、分配系统、视觉系统、力/扭矩传感器，这些端部执行器可与机器人臂一起使用以便执行各种任务。机器人臂需要由限定用于机器人臂的各种指令的用户或机器人集成商编程，各种指令诸如预定义的移动模式和工作指令，诸如抓握、等待、释放、检查、螺纹接合指令。可提供机器人控制软件的软件扩展以便能够对安装到机器人臂的端部执行器进行编程，并且端部执行器提供商可将此类软件扩展与端部执行器一起提供。例如，机器人臂可被构造成执行用于利用第三方贡献来扩展工业机器人的最终用户编程的方法，如以引用方式并入本文的WO 2017/005272中所公开的那样。

另外，指令可基于通常提供用于停止或启动给定指令的触发信号的各种传感器或输入信号。触发信号可由各种指示器提供，诸如安全帘、视觉系统、位置指示器等。

机器人臂越来越多地与人类一起以及在人类附近使用，并且为了增加机器人可帮助人类的工作流程的多样性，需要更加关注机器人的安全性、价格和灵活性。因此，机器人臂设置有安全系统，该安全系统监测机器人臂的操作并且被配置成在人类可能受伤的危险情况下安全地停止机器人臂。安全系统设置在与机器人控制器不同的硬件上，并且被配置成监测与机器人臂相关的各种传感器信号并且执行机器人臂的多个基本安全功能(例如，如以引用方式并入本文的WO2015/131904中所述)，如果表现出不安全状态，则安全系统使机器人进入安全状态。已知的安全系统独立于最终的端部执行器监测机器人臂的操作，因此如果例如端部执行器处于不安全状态，则安全系统不能使机器人臂进入安全状态。另外，安全功能由机器人臂制造商提供，这将安全功能限制为由机器人臂制造商提供的安全功能。

发明内容

本发明的目的是解决关于现有技术的上述限制或现有技术的其他问题。这通过根据独立权利要求的机器人和方法来实现；其中机器人控制器被构造成