一种确保机器人力边界限制的安全系统技术方案

本发明专利技术涉及一种确保机器人力边界限制的安全系统，工业机器人包括：底座；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；安全控制系统，包括：设置模块设置所述工业机器人的力边界，以限制所述工业机器人安全运行时目标力的范围；检测模块检测所述机器人的实时关节转矩；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所述力边界获取关节转矩，判断所述机器人的实时关节转矩超过所述关节转矩时，控制所述机器人执行预设动作；第二控制模块用于根据所述实时关节转矩获取目标力，判断所述目标力超过力边界时，控制所述机器人执行预设动作。本发明专利技术的有益效果是：工业机器人目标力的安全性判断的可靠性较好。较好。较好。

【技术实现步骤摘要】
一种确保机器人力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，需要与人近距离的互动合作，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，例如通过不正常转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。同时，协作机器人的安全性需要众多参数共同监控，需要保证各个参数均能够满足安全性的要求，复杂的安全性环境下，对协作机器人的安全性设计提供了不小的挑战。
[0004]因此，有必要设计一种针对目标力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针对目标力安全性检测可靠性较好的工业机器人。
[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力边界，以限制所述工业机器人安全运行时目标力的范围；检测模块，用于检测所述机器人的实时关节转矩；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力边界获取关节转矩，判断所述机器人的实时关节转矩超过所述关节转矩时，控制所述机器人执行预设动作；所述第二控制模块用于根据所述实时关节转矩获取目标力，判断所述目标力超过力边界时，控制所述机器人执行预设动作。
[0007]进一步的，所述预设动作包括：机器人产生报警信号、机器人停机、机器人减速运行至少其一。
[0008]进一步的，所述控制模块用于当所述目标力接近力边界时，调整所述机器人的工作轨迹以使得所述目标力在力边界限定的范围内工作。
[0009]进一步的，所述目标力包括肘部力、工具力至少其一，所述力边界相应包括工具力边界、肘部力边界至少其一。
[0010]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获取所述实时关节转矩。
[0011]进一步的，所述检测模块包括电流传感器、电机编码器与速度/加速度传感器、关节转矩传感器中的一类或两类。
[0012]进一步的，所述第二控制模块根据关节转矩和机器人动力学模型获取所述目标力。
[0013]本专利技术还可采用如下技术方案：一种工业机器人的安全控制方法，所述工业机器人包括：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，所述关节包括肘部关节；安全控制系统，包括设置模块、检测模块、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；其特征在于，所述控制方法包括：设置模块设置所述工业机器人的力边界，以限制所述工业机器人安全运行时目标力的范围；检测模块检测机器人的实时关节转矩；第一控制模块根据所述力边界获取关节转矩，判断所述机器人的实时关节转矩是否超过所述关节转矩；第二控制模块根据所述实时关节转矩获取目标力，判断所述目标力是否超过力边界；所述第一控制模块和第二控制模块至少其一判断结果为超过时，进一步的，所述预设动作包括：机器人产生报警信号、机器人停机、机器人减速运行至少其一。
[0014]进一步的，所述目标力包括肘部力、工具力至少其一，所述力边界相应包括工具力边界、肘部力边界至少其一。
[0015]进一步的，所述控制模块用于当所述目标力接近力边界时，调整所述机器人的工作轨迹以使得所述目标力在力边界限定的范围内工作。
[0016]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获取所述实时关节转矩。
[0017]进一步的，所述检测模块包括电流传感器、电机编码器与速度/加速度传感器、关节转矩传感器中的一类或两类。
[0018]进一步的，所述第二控制模块根据关节转矩和机器人动力学模型获取所述目标力。
[0019]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的采用不同的两种方式分别判断目标力的安全性，并能够独立控制机器人执行预设动作，使得机器人的目标力的安全性判断可靠性较高，机器人安全性较好。
附图说明
[0020]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：
[0021]图1是本专利技术的一个实施例的工业机器人的示意图
[0022]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
[0023]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
[0024]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
[0025]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
出创造性劳动的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。
[0026]本专利技术保护一种工业机器人，参图1，图1示例性的给出了本专利技术一个实施例的工业机器人100的示意图，更具体的，图1中的工业机器人100为六轴协作机器人，工业机器人通常包括传统的工业机器人以及新型的与人协作的协作机器人。所述工业机器人100包括：底座110，用于支撑所述工业机器人100以及将所述工业机器人100安装至预定的工作位置；机械臂，所述机械臂是工业机器人100的主要组成部分，所述机械臂一端连接于底座110，另一端为工具端，所述工具端用于连接工具200以执行具体工作任务，例如，连接夹爪执行夹持任务，所述机械臂包括多个机械臂部分121以及关节130，所述关节130用于连接相邻的机械臂部分121，且所述机械臂部分121能够基于关节130而发生转动从而具有不同的工作姿态，所述工业机器人100包括多个关节130，例如底座关节132、肘部关节131等，以六轴协作机器人为例，该机器人的第一个关节130为底座关节132，该机器人的第三个关节130为肘部关节131。工业机器人的最后一个关节130可连接工具法兰，所述工具法兰作为连接件连接工具200，以使得所述工具200跟随工业机器人的运动而执行具体工作。所述工业机器人100包括安全控制系统300，所述安全控制系统300用于提供所述工业机器人100安全运行的本文档来自技高网...

【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力边界，以限制所述工业机器人安全运行时目标力的范围；检测模块，用于检测所述机器人的实时关节转矩；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力边界获取关节转矩，判断所述机器人的实时关节转矩超过所述关节转矩时，控制所述机器人执行预设动作；所述第二控制模块用于根据所述实时关节转矩获取目标力，判断所述目标力超过力边界时，控制所述机器人执行预设动作。2.根据权利要求1所述的工业机器人，其特征在于，所述预设动作包括：机器人产生报警信号、机器人停机、机器人减速运行至少其一。3.根据权利要求1所述的工业机器人，其特征在于，所述控制模块用于当所述目标力接近力边界时，调整所述机器人的工作轨迹以使得所述目标力在力边界限定的范围内工作。4.根据权利要求1所述的工业机器人，其特征在于，所述目标力包括肘部力、工具力至少其一，所述力边界相应包括工具力边界、肘部力边界至少其一。5.根据权利要求1所述的工业机器人，其特征在于，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获取所述实时关节转矩。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珂，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：