一种机器人的控制器及安全保护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种机器人的控制器及安全保护系统，用以避免机器人相关的各种安全信号异常以及人工误操作导致的机器人不安全的问题，进一步解决现有技术中机器人的安全保护系统的布线的复杂性和故障排查难的问题。所述机器人的控制器包括安全单元、主控单元和依次串联的多个检测单元；每一检测单元用于与机器人相关的安全信号中的一类安全信号的输出端相连，当该检测单元所对应的一类安全信号中的任一信号异常，或该检测单元的输入端的信号异常，则该检测单元停止输出导通信号；安全单元用于接收最后一个检测单元输出的导通信号，当未接收到最后一个检测单元输出的导通信号时，断开用于给机器人关节电机及其制动器进行供电的动力电源和制动电源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种机器人的控制器及安全保护系统。
技术介绍
机器人，尤其工业机器人是自动控制领域中出现的一项新技术，并称为现代机械制造中的一个重要组成部分。机器人显著地提高了劳动生产率，改善产品质量，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐，尤其在高温、高压、高精度、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，机器人应用的范围更为广泛。然而这么多年，人们一直在研究机器人的安全问题，至少包括以下三种方案：专利(CN103955160A)公开了一种工业机器人的安全保护模块，将各种安全相关的信号均连接到安全继电器进行逻辑判断控制，继而采用软件实时监测机器人是否安全。但该专利将所有安全相关信号直接线连接到安全继电器，一是接线复杂、难以维修，二是仅靠软件的监测很容易产生漏洞。故此专利在安全相关信号的输入回路存在很大的隐患。专利(CN205043783U)公开了一种工业机器人的安全保护控制系统，依次连接安全输入信号模块、安全单元、主控制器及伺服系统。但该专利没有说明安全输入信号模块如何对安全单元进行控制，如何具体保证工业机器人的安全运行。专利(CN105652726A)公开了一种机器人安全控制装置，通过两次采集输入IO信号进行数据处理、对比、校验，进而通过软件判断是否安全，然后进行相应措施处理。但该专利仅通过软件监测及控制，使得控制难度、时间、成本增大，且不利于维护。可见，现有技术中的针对机器人的安全保护系统中，通过软件实时监测以达到有效控制，然而监测点有限，且软件本身还控制机器人动作等其他命令，容易造成软件本身出现很多问题，纯粹靠软件无法达到安全等级要求。另外忽略了一个严重的安全问题，就是人操作机器人时很容易发生安全事故，现有技术将所有安全相关的信号直接输入到多个安全继电器、或者安全PLC中，但是控制器主板回路的错误信号无法接入到安全继电器或安全PLC中，造成接线难、故障排查难、安全等级无法保证。综上所述，现有技术中提供的机器人的安全保护系统中，布线较为复杂，故障排查困难，且安全等级无法保证。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种机器人的控制器及安全保护系统，用以避免机器人相关的各种安全信号异常以及人工误操作导致的机器人不安全的问题，进一步解决现有技术中机器人的安全保护系统的布线的复杂性和故障排查难的问题。本专利技术实施例提供了一种机器人的控制器，所述控制器包括主控单元、安全单元以及多个依次串联的检测单元，其中，多个检测单元中的最后一个检测单元的输出端与所述安全单元和外部监控设备相连，多个检测单元中的第一个检测单元的输入端与初始供电信号相连，除最后一个检测单元之外的任一检测单元的输出端还与主控单元相连；每一检测单元用于与机器人相关的安全信号中的一类安全信号的输出端相连，当该检测单元所对应的一类安全信号中的任一信号异常，或该检测单元的输入端的信号异常，则该检测单元停止输出导通信号；所述主控单元用于接收与该主控单元相连的检测单元输出的导通信号，当未接收到任一检测单元的导通信号时，确定该检测单元所对应的安全信号异常，并将异常情况输出给外部监控设备；所述安全单元用于接收所述最后一个检测单元输出的导通信号，当未接收到所述最后一个检测单元输出的导通信号时，断开用于给机器人关节电机及其制动器进行供电的动力电源和制动电源。本专利技术实施例提供的机器人的控制器包括主控单元、安全单元和多个依次串联的检测单元；其中，每一检测单元用于与机器人相关的安全信号中的一类安全信号的输出端相连，当该检测单元所对应的一类安全信号中的任一信号异常，或该检测单元的输入端的信号异常，则该检测单元停止输出导通信号，可见，本专利技术实施例通过多个检测单元分类对与机器人相关的安全信号进行检测，从而提高了对各类安全信号检测的效率；其中，多个检测单元中的第一个检测单元的输入端与初始供电信号相连，除最后一个检测单元之外的任一检测单元的输出端还与主控单元相连，且主控单元用于接收与该主控单元相连的检测单元输出的导通信号，当未接收到任一检测单元的导通信号时，确定该检测单元所对应的安全信号异常，并将异常情况输出给外部监控设备，可见，主控单元通过未接收到的导通信号所对应的检测单元，从而确定该检测单元所对应的一类安全信号存在异常，进一步通过自身处理或者发送给外部监控设备，通过技术人员进行检修；其中，安全单元用于接收最后一个检测单元输出的导通信号，当未接收到最后一个检测单元输出的导通信号时，断开用于给机器人关节电机及其制动器进行供电的动力电源和制动电源。通过将多个检测单元进行串联，且检测单元的输入端与上一级的检测单元的输出端相连，因此，当多个检测单元中的任一检测单元未输出导通信号，最后一个检测单元均未正常输出导通信号，从而使得安全单元断开用于给机器人关节电机及其制动器进行供电的动力电源和制动电源，进一步保证了机器人和操作人员的安全。因此，通过将与机器人相关的各种安全信号通过分类进行检测，安全单元通过是否接收到最后一个检测单元发送的导通信号来确定是否停止给机器人关节电机及其制动器进行供电的动力电源和制动电源，从而保证了机器人以及操作人员的安全；由于与机器人相关的各种安全信号中任一信号发生异常，最后一个检测单元均不会输出导通信号，相比现有技术中的机器人的安全保护系统，本专利技术实施例中的检测单元将各种安全信号都考虑进去，且进行连接，简化了电路的布线，且分类对安全信号的异常情况进行检测，并将异常情况发送给外部监控设备，优化了故障排查的困难。综上，本专利技术实施例提供的机器人的控制器，避免了机器人相关的各种安全信号异常以及人工误操作导致的机器人不安全的问题，进一步解决了现有技术中机器人的安全保护系统的布线的复杂性和故障排查难的问题。较佳地，所述机器人相关的各种安全信号包括由操作人员触发的安全信号、与机器人位姿相关的安全信号、与机器人工作模式和外部设备环境相关的安全信号、机器人电机上电信号以及主控单元的安全信号；其中，所述由操作人员触发的安全信号包括：操作手柄、控制器、远程控制盒以及外部设备中的紧急停止按钮开关信号，机器人本体、外部设备中的用于检测人体各部位进入危险区域或危险区域有人的安全传感器信号；所述与机器人位姿相关的安全信号包括：机器人本体上的用于限制各关节负载运动范围的安全限位开关信号，外部设备中的用于限制机器人运动空间的安全限位开关信号；所述与机器人工作模式和外部设备环境相关的安全信号包括：操作手柄、控制器、远程控制盒以及外部设备中的模式切换开关信号，机器人工作间安全门开关信号和操作手柄安全启动开关信号；所述机器人电机上电信号包括：操作手柄、控制器、远程控制盒以及外部设备中的电机上电开关信号；所述主控单元的安全信号包括：主控单元自身的软、硬件运行安全状态给出的有效信号。较佳地，所述控制器包括依次串联的第一检测单元、第二检测单元、第三检测单元、第四检测单元和第五检测单元；其中，所述第一检测单元包括与所述操作手柄、控制器、远程控制盒以及外部设备中的紧急停止按钮开关信号，机器人本体上、外部设备中的用于检测人体各部位进入危险区域或危险区域有人的安全传感器信号所对应的依次串联的多个开关单元，所述第一检测单元用于检测所述由操作人员触发的安全信号中的任一信号是否异常，若任一信号产生异常，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人的控制器，其特征在于，所述控制器包括主控单元、安全单元以及多个依次串联的检测单元，其中，多个检测单元中的最后一个检测单元的输出端与所述安全单元和外部监控设备相连，多个检测单元中的第一个检测单元的输入端与初始供电信号相连，除最后一个检测单元之外的任一检测单元的输出端还与主控单元相连；每一检测单元用于与机器人相关的安全信号中的一类安全信号的输出端相连，当该检测单元所对应的一类安全信号中的任一信号异常，或该检测单元的输入端的信号异常，则该检测单元停止输出导通信号；所述主控单元用于接收与该主控单元相连的检测单元输出的导通信号，当未接收到任一检测单元的导通信号时，确定该检测单元所对应的安全信号异常，并将异常情况输出给外部监控设备；所述安全单元用于接收所述最后一个检测单元输出的导通信号，当未接收到所述最后一个检测单元输出的导通信号时，断开用于给机器人关节电机及其制动器进行供电的动力电源和制动电源。

【技术特征摘要】
1.一种机器人的控制器，其特征在于，所述控制器包括主控单元、安全单元以及多个依次串联的检测单元，其中，多个检测单元中的最后一个检测单元的输出端与所述安全单元和外部监控设备相连，多个检测单元中的第一个检测单元的输入端与初始供电信号相连，除最后一个检测单元之外的任一检测单元的输出端还与主控单元相连；每一检测单元用于与机器人相关的安全信号中的一类安全信号的输出端相连，当该检测单元所对应的一类安全信号中的任一信号异常，或该检测单元的输入端的信号异常，则该检测单元停止输出导通信号；所述主控单元用于接收与该主控单元相连的检测单元输出的导通信号，当未接收到任一检测单元的导通信号时，确定该检测单元所对应的安全信号异常，并将异常情况输出给外部监控设备；所述安全单元用于接收所述最后一个检测单元输出的导通信号，当未接收到所述最后一个检测单元输出的导通信号时，断开用于给机器人关节电机及其制动器进行供电的动力电源和制动电源。2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述机器人相关的各种安全信号包括由操作人员触发的安全信号、与机器人位姿相关的安全信号、与机器人工作模式和外部设备环境相关的安全信号、机器人电机上电信号以及主控单元的安全信号；其中，所述由操作人员触发的安全信号包括：操作手柄、控制器、远程控制盒以及外部设备中的紧急停止按钮开关信号，机器人本体、外部设备中的用于检测人体各部位进入危险区域或危险区域有人的安全传感器信号；所述与机器人位姿相关的安全信号包括：机器人本体上的用于限制各关节负载运动范围的安全限位开关信号，外部设备中的用于限制机器人运动空间的安全限位开关信号；所述与机器人工作模式和外部设备环境相关的安全信号包括：操作手柄、控制器、远程控制盒以及外部设备中的模式切换开关信号，机器人工作间安全门开关信号和操作手柄安全启动开关信号；所述机器人电机上电信号包括：操作手柄、控制器、远程控制盒以及外部设备中的电机上电开关信号；所述主控单元的安全信号包括：主控单元自身的软、硬件运行安全状态给出的有效信号。3.根据权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述控制器包括依次串联的第一检测单元、第二检测单元、第三检测单元、第四检测单元和第五检测单元；其中，所述第一检测单元包括与所述操作手柄、控制器、远程控制盒以及外部设备中的紧急停止按钮开关信号，机器人本体上、外部设备中的用于检测人体各部位进入危险区域或危险区域有人的安全传感器信号所对应的依次串联的多个开关单元，所述第一检测单元用于检测所述由操作人员触发的安全信号中的任一信号是否异常，若任一信号产生异常，该信号对应的开关单元断开，且停止输出第一导通信号给所述第二检测单元、主控单元和外部监控设备；所述第二检测单元包括与机器人本体上的用于限制各关节负载运动范围的安全限位开关信号，外部设备中的用于限制机器人运动空间的安全限位开关信号一一对应的依次串联的多个开关单元，所述第二检测单元用于检测所述与机器人位姿相关的安全信号中的任一信号是否异常，若所述与机器人位姿相关的安全信号中的任一信号异常，或者未接收到所述第一导通信号，则停止输出第二导通信号给所述第三检测单元和主控单元；所述第三检测单元包括与操作手柄、控制器、远程控制盒以及外部设备中的模式切换开关信号，机器人工作间安全门开关信号，操作手柄安全启动开关信号一一对应的依次串联的多个开关单元，所述第三检测单元用于检测与机器人工作模式和外部设备环境相关的安全信号中的任一信号是否异常，若与机器人工作模式和外部设备环境相关的安全信号中的任一信号异常，或者未接收到所述第二导通信号，则停止输出第三导通信号给所述第四检测单元和主控单元，且若所述操作手柄安全启动开关信号异常，则停止输出信号给所述外部监控设备；所述第四检测单元包括由所述操作手柄、控制器、远程控制盒以及外部设备中的电机上电开关信号控制下的多个开关单元组成的自锁回路，所述第四检测单元用于检测所述机器人电机上电的安全信号中的任一信号是否异常，若操作手柄、控制器、远程控制盒以及外部设备中的电机上电开关信号中的任一信号产生异常，或者未接收到所述第三导通信号，则停止输出第四导通信号给所述第五检测单元和主控单元；所述第五检测单元包括与所述主控单元的安全信号对应的开关单元与所述第四检测单元的输出端相连，所述第五检测单元用于检测主控单元的安全信号是否异常，若主控单元的安全信号异常，则停止输出第五导通信号给所述安全单元和外部监控设备。4.根据权利要求3所述的控制器，其特征在于，所述第一检测单元包括结构相同的两个支路，且每一支路包括：依次串联的第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一信号继电器、第二信号继电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王毅，何烽光，王松柏，孙亮，刘正勇，
申请(专利权)人：合肥欣奕华智能机器有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34