[发明专利]一种基于多关节机械臂的安全控制系统和方法

权利要求书

1.一种基于多关节机械臂的安全控制系统，其特征在于，包括带电工况的保护系统、失电工况的保护系统及任何工况下的保护系统；所述带电工况的保护系统在带电工况下对多关节机械臂相应关节进行接近开关限位保护、电机过载保护、电机力矩过大保护、异常状态急停保护、软件限位保护以及安全电子围栏保护；所述失电工况的保护系统在失电工况下对多关节机械臂相应关节进行失电保持保护；所述任何工况下的保护系统在任何工况下对多关节机械臂相应关节进行机械限位保护。

2.根据权利要求1所述的基于多关节机械臂的安全控制系统，其特征在于，所述多关节机械臂包括第一关节(1)、第二关节(2)、第三关节(3)、第四关节(4)、第五关节(5)和第六关节(6)，所述第一关节(1)、第二关节(2)和第三关节(3)依次连接组成球铰关节，所述第五关节(5)和第六关节(6)连接组成腕关节，所述球铰关节和腕关节通过第四关节(4)滑动副连接。

3.根据权利要2所述的基于多关节机械臂的安全控制系统，其特征在于，所述带电工况的保护系统包括接近限位开关(7)、急停装置、力矩过大及过载保护装置、软件限位装置和安全电子围栏；所述多关节机械臂的各关节均配置接近限位开关(7)，触发关节上的接近限位开关(7)，所述带电工况的保护系统控制相应关节上的电机停止运行并发出报警信号；所述急停装置设置在安全控制系统的操作端，当出现异常时，按下急停装置，所述带电工况的保护系统控制整个多关节机械臂停止运行；所述力矩过大及过载保护装置监控多关节机械臂的各关节电机电流及扭矩，当关节上的电机电流及扭矩超出安全范围，所述带电工况的保护系统控制相应关节上的电机停止运行并发出报警信号；所述多关节机械臂的各关节均配置软件限位装置，所述软件限位装置反馈各关节电机当前位移，当关节电机当前位移超出安全范围，所述带电工况的保护系统控制相应关节电机停止运行；所述安全电子围栏设置在安全控制系统的软件端，安全电子围栏限制多关节机械臂的动作范围在安全电子围栏内。

4.根据权利要3所述的基于多关节机械臂的安全控制系统，其特征在于，所述软件限位装置为编码器，所述编码器反馈各关节电机当前位移，当关节电机当前位移超出安全范围，所述带电工况的保护系统控制相应关节电机停止运行。

5.根据权利要3所述的基于多关节机械臂的安全控制系统，其特征在于，所述第一关节(1)、第二关节(2)、第三、第四关节(4)、第五关节(5)和第六关节(6)上分别配置2个、2个、1个、2个、2个和1个接近限位开关(7)；所述第一关节(1)、第二关节(2)、第三关节(3)、第四关节(4)、第五关节(5)和第六关节(6)电机电流限制分别为12A、12A、12A、2A、1.5A和1.5A；所述第一关节(1)、第二关节(2)、第三关节(3)、第四关节(4)、第五关节(5)和第六关节(6)电机扭矩限制分别为280Nm、250Nm、80Nm、250Nm、30Nm和80Nm；所述第一关节(1)、第二关节(2)、第三关节(3)、第四关节(4)、第五关节(5)和第六关节(6)的软件限位装置分别反馈第一关节(1)电机180°方向位移，所述第二关节(2)的软件限位装置反馈第二关节(2)电机140°方向位移，所述第三关节(3)的软件限位装置反馈第三关节(3)电机720°方向位移，所述第四关节(4)的软件限位装置反馈第四关节(4)电机400mm处位移，所述第五关节(5)的软件限位装置反馈第五关节(5)电机40°方向位移，所述第六关节(6)的软件限位装置反馈第六关节(6)360°方向位移。

6.根据权利要2所述的基于多关节机械臂的安全控制系统，其特征在于，所述失电工况的保护系统包括失电保持装置(9)，所述第二关节(2)和第四关节(4)均配置失电保持装置(9)，当多关节机械臂失电时抱闸保持使多关节机械臂以及多关节机械臂上的负载保持原位。