使用安全级PLC的独立机器人安全系统技术方案

本申请描述了使用安全级PLC的用于机器人系统的独立安全系统。例如，机器人安全系统可以包括操作地联接到移动机器人的驱动组件的第一传感器。第一传感器可以被构造成确定驱动组件的轮的第一旋转信息。系统还可以包括操作地联接到驱动组件的第二传感器。第二传感器可以被构造成确定轮的第二旋转信息。系统可以包括被构造成以第一处理速率接收第一旋转信息和第二旋转信息的速度转换模块。速度转换模块还可以被构造成基于第一旋转信息和第二旋转信息来确定对应的第一速度信息和第二速度信息。系统可以包括安全可编程逻辑控制器(SPLC)。(SPLC)。(SPLC)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用安全级PLC的独立机器人安全系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年5月27日提交的美国临时申请No.63/030,758的权益，该申请通过引用整体合并于此。


[0003]本公开大体上涉及移动机器人，并且特别地涉及用于移动机器人的改进的安全系统。

技术介绍

[0004]移动机器人在许多不同的行业中被用于使通常由人类执行的任务自动化。移动机器人可以是自主或半自主的，并且被设计成在指定区域内操作以及完成或辅助人类完成工业任务。在一个示例中，移动机器人是移动机器人平台，该移动机器人平台可以被用在仓库或其它工业环境中，以通过与其它推车附件、机器人臂、输送机和其它机器人设施的交互来移动和布置材料。每个移动机器人可以包括自己的自主导航系统、通信系统和驱动部件。

技术实现思路

[0005]本文公开了用于移动机器人的安全系统的示例方法和系统。在一个方面中，机器人安全系统包括第一传感器和第二传感器，该第一传感器和第二传感器均操作地联接到移动机器人的驱动组件，并且被构造成分别确定驱动组件的轮的第一旋转信息和第二旋转信息。安全系统还包括速度转换模块，该速度转换模块被构造成以第一处理速率接收第一旋转信息和第二旋转信息。速度转换模块还被构造成基于第一旋转信息和第二旋转信息确定对应的第一速度信息和第二速度信息。系统还包括安全可编程逻辑控制器(SPLC)，该安全可编程逻辑控制器(SPLC)与速度转换模块通信，并且被构造成以低于第一处理速率的第二处理速率从速度转换模块接收第一速度信息和第二速度信息。SPLC还被构造成基于第一速度信息或第二速度信息中至少一者来确定风险参数，并且响应于确定风险参数超过阈值，发送减少至驱动组件的电力流的指令。
[0006]在另一方面中，一种提高移动机器人的安全性的方法包括使用第一传感器来确定驱动组件的轮的第一旋转信息。方法还包括使用第二传感器来确定轮的第二旋转信息。方法还包括通过比较第一传感器和第二传感器之间的匹配来确定错误状况。方法还包括基于第一旋转信息和第二旋转信息来确定对应的第一速度信息和第二速度信息。方法还包括使用SPLC，基于第一速度信息或第二速度信息中至少一者来确定风险参数。方法还包括响应于确定风险参数超过阈值，减少至驱动组件的电力流。
[0007]上述
技术实现思路
仅为说明性，并非旨在是限制性的。在本申请中描述的系统、装置和方法和/或其它主题的其它方面、特征和优点将在下文所述的教导中变得显而易见。提供本
技术实现思路
以介绍本公开的一些概念的选择。本
技术实现思路
不旨在识别本文描述的任何主题的关键或基本特征。
附图说明
[0008]附图中描绘了用于例示目的各种示例，而不应被视为限制示例的范围。不同公开的示例的各种特征可以被组合以形成附加示例，这些附加示例是本公开的一部分。
[0009]图1A示出了根据一些实施方式的示例移动机器人。
[0010]图1B示出了图1A的移动机器人的侧视图。
[0011]图2示意性示出了根据一些实施方式的示例安全系统。
[0012]图3A示意性示出了根据一些实施方式的另一示例安全系统。
[0013]图3B示意性示出了根据一些实施方式的示例速度转换模块。
[0014]图4示出了根据某些实施方式的表示提高移动机器人的安全性的示例方法的流程图。
具体实施方式
[0015]根据以下图中所示示例的描述，本文所述技术的系统、装置和方法中的各种特征和优点将变得更加明显。这些示例旨在阐述本公开的原理，并且本公开不应仅限于所述示例。所述示例的特征可以根据本文所公开的原理进行修改、组合、删除和/或替换，同样地对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。
[0016]本公开涉及使用安全可编程逻辑控制器(SPLC或安全PLC)的用于移动机器人的改进的安全系统。此前，SPLC未被用于监测如本文所述的机器人部件的速度。SPLC为安全系统提供了许多优点。例如，SPLC采用冗余检查，以更好地确保安全协议不被丢失。然而，部分地由于SPLC的冗余系统，它们可以以比非安全控制器基本上慢的速率采集和/或处理引入数据。例如，某些传统控制器可以处理数据比SPLC快40倍以上。因为机器人可以是自主的或半自主的，所以安全问题是非常重要的。速度监测和/或速度转换系统中包含有SPLC能提供有价值的冗余，并且提高底层驱动组件和/或速度转换系统的安全性。此外，SPLC提供了一种可编程方法，以安全地包括车辆运动计算(例如，轮速和车辆运动之间的关系)作为风险参数确定的一部分。
[0017]本文描述了包括SPLC以获取这些元件的益处的安全系统。本文描述了这种改进的安全系统以及方法。示例安全系统可以包括均均操作地联接到移动机器人的驱动组件的第一传感器和第二传感器。第一传感器被构造成确定驱动组件的轮的第一旋转信息，而第二传感器被构造成确定轮的第二旋转信息。
[0018]安全系统还可以包括速度转换模块，该速度转换模块接收第一旋转信息和第二旋转信息，并且基于第一旋转信息和第二旋转信息来确定第一速度信息和第二速度信息。系统可以包括与速度转换模块通信的SPLC。SPLC可以从速度转换模块接收第一速度信息和第二速度信息，并且可以基于第一速度信息或第二速度信息中至少一者来确定风险参数。响应于确定风险参数超过阈值，SPLC可以命令调节驱动组件的操作，例如，经由发送减少至驱动组件的电力流的指令。这可以包括减少至驱动组件的电力以及可选地接合制动系统。现在将参考这些附图提供更多的细节。
[0019]移动机器人
[0020]图1A示出了根据一些实施方式的示例移动机器人50。移动机器人50可以包括一个或更多个轮51和正面52。移动机器人50可以包括第一距离传感器82和第二距离传感器84。
移动机器人50可以附加地或替代地包括一个或更多个紧急停止按钮86。移动机器人50还包括用户界面88，有时称为操作员面板。
[0021]第一距离传感器82和第二距离传感器84可以设置在移动机器人50的相对端处。如图所示，距离传感器82、84设置在移动机器人50的相对的拐角中。距离传感器82、84可以设置在移动机器人50上，以便增加距离传感器82、84在移动机器人50周围的光学覆盖范围。距离传感器82、84中的一者或两者可以被构造成捕获相应传感器周围360度的光学数据。在一些实施方式中，距离传感器82、84中的每一者可以获得相应传感器周围270
°
的数据，并且距离传感器82、84一起可以捕获移动机器人50周围360
°
的数据。每个距离传感器82、84可以被构造成捕获距移动机器人50一定距离范围内的数据。这个距离范围可以通过设置在移动机器人50中的SPLC(未示出)被修改，如下更详细地描述的。
[0022]紧急停止按钮86可以被用户启动，以便防止对财产或生命的损害。当紧急停止按钮86中的任一个被按下时，信号可以被发送至SPLC，以使移动机器人50减慢或停止。因此，紧急停止按钮86用作关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种机器人安全系统，所述机器人安全系统包括：第一传感器，所述第一传感器操作地联接到移动机器人的驱动组件，并且被构造成确定所述驱动组件的轮的第一旋转信息；第二传感器，所述第二传感器操作地联接到所述驱动组件，并且被构造成确定所述轮的第二旋转信息；速度转换模块，所述速度转换模块被构造成：以第一处理速率接收所述第一旋转信息和所述第二旋转信息；并且基于所述第一旋转信息和所述第二旋转信息来确定对应的第一速度信息和第二速度信息；安全可编程逻辑控制器SPLC，所述SPLC与所述速度转换模块通信并且被构造成：以比所述第一处理速率低的第二处理速率从所述速度转换模块接收所述第一速度信息和所述第二速度信息；基于所述第一速度信息或所述第二速度信息中的至少一者来确定风险参数；响应于确定所述风险参数超过阈值，发送减少至所述驱动组件的电力流的指令。2.根据权利要求1所述的机器人安全系统，其中，所述SPLC还被构造成比较所述第一速度信息和所述第二速度信息。3.根据权利要求2所述的机器人安全系统，其中，所述SPLC还被构造成基于所述第一旋转信息和所述第二旋转信息的比较来确定所述风险参数。4.根据权利要求1所述的机器人安全系统，其中，所述第一传感器包括光学编码器。5.根据权利要求1所述的机器人安全系统，其中，所述第二传感器包括磁性传感器。6.根据权利要求1所述的机器人安全系统，所述机器人安全系统还包括距离传感器，所述距离传感器被构造成识别距所述移动机器人第一距离内的潜在危险。7.根据权利要求6所述的机器人安全系统，其中，所述距离传感器包括LIDAR。8.根据权利要求6所述的机器人安全系统，其中，所述SPLC还被构造成响应于所述风险参数的确定而发送识别距所述移动机器人不同于所述第一距离的第二距离内的潜在危险的指令。9.根据权利要求1所述的机器人安全系统，其中，第一采样率大于约10000Hz。10.根据权利要求1所述的机器人安全系统，其中，第二采样率小于约500Hz。11.根据权利要求1所述的机器人安全系统，所述机器人安全系统还包括第二轮和第二驱动组件。12.根据权利要求11所述的机器人安全系统，所述机器人安全系统还包括：第三传感器，所述第三传感器操作地联接到所述移动机器人的所述第二驱动组件，并且被构造成确定所述第二轮的第一旋转信息；以及第四传感器，所述第四传感器操作地联接到所述第二驱动组件，并且被构造成确定所述第二轮的第二旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：欧姆龙株式会社，
类型：发明
国别省市：