控制系统和机器人系统技术方案

本发明专利技术提供了一种控制系统和机器人系统

【技术实现步骤摘要】
EtherCAT
，
)
，
CIP
‑
SAFE
，
Profisafe
等，通信模块基于对应的安全通信协议，将安全信号打包成遵循安全通信协议的第一控制信号，并发送至第二安全模块
。
[0014]第二安全模块通过第一控制信号，控制机器人本体进行急停刹车，从而停止当前正在执行的动作，防止风险扩大化
。
[0015]具体地，当机器人出现运行异常时，操作人员可以通过按下紧急按钮来触发生成触发信号，在一些实施方式中，也可以通过如雷达传感器
、
光栅传感器等自动识别机器人的运行状态，当识别到异常时，则会自动生成对应的触发信号
。
[0016]该触发信号被第一安全模块接收到后，第一安全模块会在第一时间生成对应的安全信号，该安全信号具体可以是通过预设格式的数据帧，举例来说，该数据帧可以是包括
8bit
的数据位
、
无奇偶校验位和
1bit
的停止位的数据结构
。
[0017]第一安全模块与通信模块之间，通过第一数据通道进行数据传输，该第一数据通道具体是“黑色通道
(Black Channel)”，第一数据通道用于进行安全通信，软件实现可以经过物理层
、
数据链路层
、
数据传输层和应用层，其中，黑色通道的安全通信协议设计在应用层
。
[0018]由于第一数据通道是专门为安全信号设置的“安全通道”，该通道不会与机器人正常工作过程中的工作信号复用，且软件协议是隔离的，因此能够实现安全通信和非安全通信的解耦，安全信号和非安全信号的分离
。
[0019]在通信模块接收到安全信号后，根据安全信号确定对应的第二安全模块，并基于通信模块与第二安全模块之间的安全通信协议，对安全信号进行打包，形成为第一控制信号，其中，安全通信协议包括：
EtherCAT/FSoE、Profinet/Profisafe、Ethernet IP/CIP Safety
等
。
[0020]在第二安全模块接收到第一控制信号后，立刻控制与第二安全模块相连接的机器人本体执行紧急停车操作，从而终止机器人本体当前正在进行的动作，防止风险扩散
。
[0021]本申请通过独立设置的黑色通道，也即第一数据通道，来实现安全信号的传输，使得安全信号与非安全信号之间相隔离，同时不需要针对安全信号设置额外的独立的通信结构，缩短了通信链路，在保证安全信号通道与非安全信号通道之间的解耦的同时，降低了系统设计的复杂度和成本
。
[0022]另外，本专利技术提供的上述技术方案中的控制系统还可以具有如下附加技术特征：
[0023]在上述技术方案中，控制系统还包括：控制器，通过第二数据通道与通信模块相连接，用于生成第二控制信号，第二控制信号用于控制机器人执行动作；其中，第二控制信号的优先级低于第一控制信号的优先级，第二数据通道与第一数据通道不耦合
。
[0024]在该技术方案中，控制系统中还设置有控制器，该控制器即机器人系统的主控器，控制能够接收编程指令，并生成用于控制机器人执行工作动作的控制程序，基于控制程序，生成对应的控制指令和控制信号，从而控制机器人执行程序所指定的工序动作
。
[0025]其中，控制器和机器人之间通过通信模块进行信号指令的传输，具体地，控制器与通信模块之间，通过第二数据通道进行信号通信
。
具体地，在机器人工作过程中，控制器会实时向机器人下发工作步骤对应的控制指令，同时，机器人在执行每个动作后，也会生成对应的动作记录，并发送给控制器
。
在这个过程中，机器人与控制器之间的信号，具体为非安全信号
。
[0026]也就是说，在第二数据通道中传输的信号，是非安全信号，第二数据通道也即非安全通信通道
。
而第一数据通道中传输的信号是安全信号，也就是说，第一数据通道具体为安全通信通道
。
因此，为保证安全信号总是能够第一时间被传输，第一控制信号的优先级，是要高于第二控制信号的优先级的
。
[0027]因此，当机器人本体同时接收到第一控制信号和第二控制信号时，机器人总是会执行第一控制信号对应的停车动作，从而保证安全，避免风险扩散
。
[0028]同时，由于第一数据通道是安全通信通道，第二数据通道是非安全通信通道，因此保证第一数据通道和第二数据通道的解耦，即保证第一数据通道和第二数据通道之间不耦合，能够实现安全信号和非安全信号的分离
。
[0029]在上述任一技术方案中，第一安全模块通过第二数据通道与控制器相连接，第一安全模块还用于在生成安全信号后，向控制器发送对应的信息
。
[0030]在该技术方案中，第一安全模块和控制器之间，还通过第二数据通道，也即非安全数据通道进行信号传输
。
具体地，当操作人员按下紧急按钮，或者通过如雷达传感器
、
光栅传感器等自动识别到机器人的运行状态异常时，第一安全模块即时生成对应的安全信号
。
[0031]该安全信号会经过第一数据通道，发送至通信模块，并由通信模块打包成第一控制信号，并通过将第一控制信号发送给第二安全模块的方式，控制机器人本体进行急停操作
。
[0032]在这个过程中，控制器所发出的第二控制信号将不会被机器人执行，且机器人会停止动作，直到异常被排除
。
因此，在生成或发出安全信号后，第一安全模块同步通过第二数据通道，向控制器发出信息，告知控制器当前机器人本体处于异常，无法执行工作动作
。
[0033]控制器在接收到第一安全模块发送的信息后，停止发送第二控制信号，并将机器人标记为异常状态
。
在一些实施方式中，控制器还可以根据机器人的异常状态，和在机器人急停前的工作日志，生成对应的日志报告，并向上位机发送该日志报告，从而提示操作人员或管理人员排除异常
。
[0034]在上述任一技术方案中，控制系统还包括：输入设备，与第一安全模块相连接，用于生成触发信号
。
[0035]在该技术方案中，机器人的控制系统包括输入设备，具体地，该输入设备用于接收操作人员的紧急停车输入，或自动检测机器人的实时工作状态，当接收到操作人员的紧急停车输入，或者检测到机器人的工作状态存在异常时，输入设备会自动生成触发信号，并将触发信号发送给第一安全模块，以供第一安全模块基于触发信号，生成安全信号，并控制机器人停车
。
[0036]其中，输入设备可以存在冗余设计，即输入设备产生的输入信号，可以通过双路或多路冗余结构发送给第一安全模块
。
在这种情况下，第一安全模块也会产生冗余的安全信号，从而保证第二安全模块能够在第一时间控制机器人紧急停止，提高机器人系统的安全性
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种控制系统，用于机器人，其特征在于，包括：第一安全模块，用于在机器人执行动作，且接收到触发信号的情况下，生成安全信号；通信模块，通过第一数据通道与所述第一安全模块相连接，用于根据所述安全信号生成第一控制信号；第二安全模块，通过所述第一数据通道与所述第一安全模块和所述机器人设备相连接，用于根据所述第一控制信号控制所述机器人停止所述动作
。2.
根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括：控制器，通过第二数据通道与所述通信模块相连接，用于生成第二控制信号，所述第二控制信号用于控制所述机器人执行所述动作；其中，所述第二控制信号的优先级低于所述第一控制信号的优先级，所述第二数据通道与所述第一数据通道不耦合
。3.
根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述第一安全模块通过所述第二数据通道与所述控制器相连接，所述第一安全模块还用于在生成所述安全信号后，向所述控制器发送对应的信息
。4.
根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括：输入设备，与所述第一安全模块相连接，用于生成所述触发信号
。5.
根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述输入设备包括：触发开关
、
安全门
、
雷达设备和
/
或光栅传感器
。6.
根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括：输出设备，与所述第一安全模块相连接，用于响应于所述安全信号，执行对应的安全动作，其中，所述安全动作与所述机器人相关联
。7.
根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述输出设备包括：继电器
、
接触器
、
电机执行器
、
指示灯和
/
或启停...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁迪，温元明，
申请(专利权)人：库卡机器人制造，
类型：发明
国别省市：