一种新颖的确保机器人速度和动量边界限制的安全系统技术方案

本发明专利技术涉及一种新颖的确保机器人速度和动量边界限制的安全系统，工业机器人包括：底座；机械臂；安全控制系统，其特征在于，所述安全控制系统包括：设置模块，设置机器人的安全边界，用于限制所述机器人安全运行的工作范围；检测模块，检测机器人的关节速度；控制模块，包括第一控制模块和第二控制模块，第一控制模块用于根据关节速度获取目标位置的第一工作参数，比较第一工作参数超过安全边界时，控制机器人减速或停机；第二控制模块用于通过与第一控制模块不同的方法根据关节速度获取目标位置的第二工作参数，比较第二工作参数超过安全边界时，控制所述工业机器人减速或停机。本发明专利技术的有益效果是：工业机器人安全性判断的可靠性较好。断的可靠性较好。断的可靠性较好。

【技术实现步骤摘要】
一种新颖的确保机器人速度和动量边界限制的安全系统


[0001]本专利技术涉及一种工业机器人领域，特别是涉及一种工业机器人。

技术介绍

[0002]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，工业机器人包括传统的工业机器人以及协作机器人，协作机器人作为工业机器人中的轻型机器人，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。
[0003]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项核心指标。常规的协作机器人具有安全检测系统，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，但这些检测本身精度有限，可靠度不足。
[0004]因此，有必要设计一种安全性检测可靠性较好的工业机器人。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种可靠性好的工业机器人。
[0006]本专利技术可采用如下技术方案：一种工业机器人，包括：底座；机械臂，一端连接于底座，另一端为工具端，所述机械臂包括多个机械臂部分以及连接相邻机械臂部分的关节，所述关节包括底座关节、肘部关节；安全控制系统，其特征在于，所述安全控制系统包括：设置模块，用于设置所述工业机器人的安全边界，所述安全边界用于限制所述机器人安全运行的工作范围；检测模块，用于检测所述工业机器人的关节速度；控制模块，所述控制模块包括第一控制模块和第二控制模块，所述第一控制模块用于根据所述关节速度获取目标位置的第一工作参数，比较所述第一工作参数超过安全边界时，控制所述工业机器人减速或停机；所述第二控制模块用于通过与第一控制模块不同的方法根据所述关节速度获取目标位置的第二工作参数，比较所述第二工作参数超过安全边界时，控制所述工业机器人减速或停机。
[0007]进一步的，所述安全边界包括安全肘部速度，所述目标位置包括机器人肘部位置，所述第一工作参数包括第一肘部速度，所述第二工作参数包括第二肘部速度。
[0008]进一步的，所述安全边界包括安全工具速度，所述目标位置包括机器人工具端，所述第一工作参数包括第一工具速度，所述第二工作参数包括第二工具速度。
[0009]进一步的，所述安全边界包括机器人安全动量，所述目标位置包括机器人整机，所述第一工作参数包括第一动量，所述第二工作参数包括第二动量。
[0010]进一步的，所述安全边界包括安全肘部速度、安全工具速度、机器人安全动量，所述第一工作参数包括第一肘部速度、第一工具速度、第一动量，所述第二工作参数包括第二肘部速度、第二工具速度、第二动量。
[0011]进一步的，所述第一控制模块通过位置正解后差分的方法获取目标位置的第一工作参数，所述第二控制模块通过速度微分的方法获取目标位置的第二工作参数。
[0012]进一步的，所述第一控制模块通过位置正解后差分的方法，结合机器人的动量模型获取目标位置的第一工作参数；所述第二控制模块通过速度微分的方法，结合机器人的动量模型获取目标位置的第二工作参数。
[0013]进一步的，所述检测模块包括第一检测模块和第二检测模块，所述第一检测模块和第二检测模块分别用于检测关节速度，所述检测模块包括电机编码器、霍尔传感器、速度/加速度传感器、六维力/力矩传感器中的一种或两种，其中，所述第一检测模块和第二检测模块至少其一包括电机编码器。
[0014]进一步的，所述控制模块实时的比较所述第一工作参数、第二工作参数接近安全边界时，通过改变所述工业机器人的运动速度来塑造机器人的运动轨迹，使得所述第一工作参数、第二工作参数不超过所述安全边界。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具体实施方式的有益效果为：通过第一控制模块和第二控制模块，独立获取、独立判断工作参数的安全性，使得安全性判断的可靠性较好。
附图说明
[0016]以上所述的本专利技术的目的、技术方案以及有益效果可以通过下面附图实现：
[0017]图1是本专利技术的一个实施例的工业机器人的示意图
[0018]图2是本专利技术的一个实施例的安全控制系统的模块示意图
[0019]图3是本专利技术的一个实施例的工业机器人的工作流程图
[0020]图4是本专利技术的又一实施例的工业机器人的工作流程图
具体实施方式
[0021]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]本专利技术保护一种工业机器人，参图1，图1的实施例给出了本专利技术一个实施例的工业机器人的示意图，更具体的，图1中的工业机器人为六轴协作机器人。所述工业机器人包括：底座110，用于支撑所述工业机器人，以及用于将所述工业机器人安装至预定的工作位置；机械臂，所述机械臂包括若干个机械臂部分121，以及连接相邻机械臂部分121的关节130，所述机械臂一端连接于底座110，另一端为工具端，用于连接工具，所述工具200可在机械臂的控制下执行具体工作，机械臂的各机械臂部分121能够在关节130的作用下发生转动以使得机械臂能够具有不同的工作姿态。所述工业机器人的关节130包括多个关节130，以六轴协作机器人为例，所述机器人的关节130包括底座关节132、肘部关节131，所述底座关节132为该协作机器人的第一关节，肘部关节131为该协作机器人的第三关节，该协作机器人还包括其他关节，例如肩部关节、手腕关节等，对于协作机器人而言，肘部关节131连接协作机器人的较长俩机械臂部分121，因此肘部的速度较为关键。所述机械臂还包括，末端法兰，用于连接工具200，所述协作机器人可以通过末端法兰连接多种不同的工具，以执行各
种具体的工作。例如，所述末端法兰可以通过连接夹具、真空吸盘来实现抓取、码垛等功能。所述工业机器人100包括安全控制系统，参图2，所述安全控制系统300包括：设置模块310，用于设置所述工业机器人100的安全边界，所述安全边界用于限制所述机器人安全运行的工作范围，进一步的，所述设置模块310用于获取所述工业机器人100外部设备的输入以设定所述工业机器人100的安全边界，例如，所述外部设备包括机器人示教器、移动电话、个人便携设备等；检测模块320，用于检测所述工业机器人100的关节速度，进一步的，所述工业机器人100通常具有多个关节130，所述检测模块320用于检测所述工业机器人100多个关节中的部分关节的关节速度，或者，所述检测模块320用于检测所述工业机器人100多个关节中全部关节的关节速度；控制模块330，所述控制模块330包括第一控制模块331和第二控制模块332，所述第一控制模块331用于根据所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业机器人，包括：底座；机械臂，一端连接于底座，另一端为工具端，所述机械臂包括多个机械臂部分以及连接相邻机械臂部分的关节，所述关节包括底座关节、肘部关节；安全控制系统，其特征在于，所述安全控制系统包括：设置模块，用于设置所述工业机器人的安全边界，所述安全边界用于限制所述机器人安全运行的工作范围；检测模块，用于检测所述工业机器人的关节速度；控制模块，所述控制模块包括第一控制模块和第二控制模块，所述第一控制模块用于根据所述关节速度获取目标位置的第一工作参数，比较所述第一工作参数超过安全边界时，控制所述工业机器人减速或停机；所述第二控制模块用于通过与第一控制模块不同的方法根据所述关节速度获取目标位置的第二工作参数，比较所述第二工作参数超过安全边界时，控制所述工业机器人减速或停机。2.根据权利要求1所述的工业机器人，其特征在于，所述安全边界包括安全肘部速度，所述目标位置包括机器人肘部位置，所述第一工作参数包括第一肘部速度，所述第二工作参数包括第二肘部速度。3.根据权利要求1所述的工业机器人，其特征在于，所述安全边界包括安全工具速度，所述目标位置包括机器人工具端，所述第一工作参数包括第一工具速度，所述第二工作参数包括第二工具速度。4.根据权利要求1所述的工业机器人，其特征在于，所述安全边界包括机器人安全动量，所述目标位置包括机器人整机，所述第一工作参数包括第一动量，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙恺，
申请(专利权)人：苏州艾利特机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：