CN101052498B - 工业机器人系统 - Google Patents

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Abstract

一种工业机器人系统包括：至少一个工业机器人(1)，所述工业机器人包括机械手(2)和用于控制所述机械手的控制单元(3)；便携式操作员控制装置(4)，其在下文中被称为TPU，用于教导和手动操作机器人，所述TPU包括安全设备，所述安全设备包括使能装置，所述使能装置被激活时将使TPU能够对机器人进行手动操作，并且所述TPU适合于与控制单元进行无线通信；以及检测单元，其检测TPU何时进入机械手附近所限定的区域(7)，其中机器人包括使能功能，该使能功能被激活时就启动TPU的使能装置，并且该使能功能被无效时将禁止使能装置。该机器人系统适合于一旦检测到TPU进入限定区域(7)就自动激活机器人的使能功能。

Description

工业机器人系统
技术领域
本发明涉及一种工业机器人系统，所述机器人系统包括：至少一个工业机器人，所述工业机器人包括一个或者多个机械手和控制所述机械手的控制单元；以及便携式操作员控制装置，所述操作员控制装置包括安全设备，所述安全设备包括使能装置并具有使能功能，所述使能装置一旦被激活，就可以通过TPU对机器人进行手动操作。本发明还涉及一种将TPU耦合到工业机器人的方法。机械手是可沿至少一个轴运动的机械单元。机械手可能是传送带，或者为6轴的机器人。
背景技术
工业机器人被编程以沿着工作路径执行工作。为了编程或者教导机器人工作，机器人被操纵到沿期望工作路径的位置上。这些位置被存储为控制单元中的存储器中的指令。其它的信息，比如期望的机器人运动速度也可以存储于该存储器中。在机器人的工作过程中，程序指令被执行，从而使得机器人按照期望进行工作。
控制机器人的人员被称为操作员。在下文中，“用户”和“操作员”是同义词。工业机器人可以工作于不同的工作模式。例如，当机器人被置于手动操作模式时，机器人受控于通常被称为示教单元的便携式操作员控制装置，其在下文中被称为TPU。TPU用于手动控制机器人，例如教导或者编程机器人以遵循工作路径。TPU还可以用于监视机器人程序，改变该程序中的特定变量，启动、停止和编辑该程序。
TPU通常包括操作员控制装置(例如操纵杆、球、一组按钮或其任意组合)、可视显示单元以及安全设备(比如使能装置、紧急停止按钮或者停止按钮)。通常，使能装置例如是开关或者按钮，它们必须由操作员按下才能允许TPU控制机器人。使能装置影响到达机器人电动机的电流。当该使能装置被释放时，不可以通过TPU操作机器人。为了安全起见，TPU通常配置有紧急停止按钮，紧急停止按钮允许操作员在任何时候通过按下该按钮无条件地停止机器人，或者配置有停止按钮，该按钮允许操作员有条件地停止机器人。
为了便于在安全条件下自动完成一系列复杂的动作，机器人可被放置于机器人工作间。在机器人生产线上如果布置有若干个彼此相邻近的机器人，由于存在电缆缠绕的较大危险性，使用无线TPU尤其有益。从德国专利No.DE 195 36 293中得知，在TPU和机器人之间使用无线链路用于信息交换。机器人和TPU之间使用无线连接的一个好处是有可能使用同一TPU用于若干个机器人。在该情况下，TPU不属于某个特定的机器人，而是可以和机器人工作间中的任何一个机器人一起使用。
当TPU用于控制机器人时，所要做的第一件事情就是在机器人控制系统和TPU之间建立通信链路。一般来说，如果机器人工作间有多于一个机器人，则它们通过公用网络被彼此连接起来，从而机器人之间可以互相通信。于是，为了在机器人和TPU之间建立通信链路，TPU必须连接到公用网络。国际专利申请WO03036324公开了一种包括受无线TPU控制的工业机器人的工业机器人系统。TPU通过数据链路和机器人控制系统进行通信。该文件披露，限定了一个或多个区域，在其之内允许TPU在安全的情况下通过数据链路与控制系统建立通信。当TPU移动离开机器人并且到达限定区域外面时，系统被编程从而自动地断开控制单元和TPU之间的数据链路。当TPU穿过边界进入另一个机器人的相邻区域时，数据链路也将被断开。当TPU再次回到限定区域时，数据链路将被再次建立起来。TPU的位置被测量，并且TPU和机器人之间的数据链路将根据TPU的位置被建立和断开。
为了避免机器人的意外事故和无意的紧急停止，只要无线TPU没有耦合于任何特定机器人，使能装置和安全按钮就应当不起作用。当TPU已连接到网络，并且TPU和机器人控制系统之间的通信已经建立时，操作员可以选择机器人之一用于TPU手动控制。为了能够用TPU控制某个特定机器人，TPU必须耦合到机器人。将TPU耦合到机器人包括将TPU连接到机器人的安全系统，以及将操作员登录到机器人的控制系统。将TPU连接到机器人的安全系统包括激活机器人的使能功能，这就意味着针对选择的机器人，使TPU的使能装置起作用。于是，当使能功能被激活时，TPU的使能装置就起作用，并且当TPU的使能按钮被按下时，就可以例如通过操纵杆移动选择的机器人。当使能功能被禁止时，即使使能按钮被按下，通过TPU移动机器人也是不可能的。在连接TPU到安全系统之前，安全设备必须进行检查并发现无故障。
当要将机器人工作间中的机器人之一置于使用无线TPU进行手动控制的状态时，TPU控制正确的机器人是很重要的。否则，如果操作员自以为他正在操作特定的机器人，而实际上是操作工作间里的另外一个机器人，那么就有人身伤害的危险。为了确保正确的机器人被耦合到TPU，在国际专利申请WO02/078914中已提议具有可移动的钥匙装置，其携带有关机器人标识的信息。TPU配置有用于接受可移动钥匙装置并从钥匙装置读取机器人标识的装置。
通过从物理上将钥匙装置移动到TPU，并将机器人标识信息传送到TPU，就可以确保TPU知悉它将与哪个机器人耦合。当机器1不再被TPU操作时，钥匙装置就被返回到机器人。该钥匙装置还可以起到在机器人的自动和手动操作模式之间进行切换的作用。在手动模式下，使能功能被激活，并且可以使用TPU的控制装置移动机器人，亦即，通过TPU手动地轻推机器人，而在自动模式下，使能功能被禁止，不可以通过TPU轻推机器人。但是，这种解决方案存在一些缺陷，例如操作员可能会发现在机器人和TPU之间移动钥匙装置很麻烦，或者该钥匙装置有可能丢失。
当操作员已经将钥匙装置移动到TPU时，他就开始以现有技术中惯常的方式将TPU耦合到机器人，这包括通过给系统提供有关操作员权限的信息(标识和安全码)以登录到控制系统中。控制系统基于权限信息进行权限检查，并且如果操作员有权限，则TPU连接到机器人的控制系统。
当操作员期望控制其它机器人中的一个时，他首先必须通过从TPU向控制系统发送退出指令来从第一个机器人的控制系统退出，然后登录到将要由TPU控制的下一个机器人的控制系统。于是，使用同一TPU控制多于一个机器人所涉及的问题是：操作员在将要由TPU控制的机器人之间进行转换既耗时又麻烦。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的方案以解决如何将无线TPU耦合到指定机器人的问题。更具体地，本发明的目的是提供一种解决方案，该解决方案对于使用同一TPU控制多于一个机器人的情况下很有益。
根据本发明的一个方面，该目的是通过包括权利要求1的特定特征的工业机器人系统实现的。
根据本发明的另外一个方面，该目的是通过包括权利要求21的特定特征的用于控制工业机器人系统的方法实现的。
根据本发明的另外一个方面，该目的是通过可直接装载到计算机或者处理器的内部存储器中的计算机程序实现的，所述计算机程序包括软件代码部分，用于当所述程序在计算机上运行时，执行根据本发明的所述方法的步骤。所述计算机程序既可以在计算机可读介质上也可以通过网络(比如因特网)提供。
根据本发明的另外一个方面，该目的是通过其上记录有程序的计算机可读介质实现的，其中所述程序使计算机执行根据本发明的所述方法的步骤、并且所述程序在计算机上运行。
因为当TPU进入机械手附近的限定区域时，系统自动地激活机器人的使能功能，所以操作员无需手动地执行任何激活使能功能的动作。于是，根据本发明的系统对于操作员而言易于使用并且省时。
根据本发明的实施例，机器人的控制系统包括使能电路，并且机器人系统适合于一旦检测到TPU进入所述限定区域就激活机器人的使能电路。
根据本发明的实施例，所述系统适合于一旦检测到TPU进入所述限定区域，就验证一个或者多个条件是否已经满足，并且假如所述一个或者多个条件被满足，就自动激活TPU的使能功能。例如，所述条件之一为安全设备检查已完成并且没有发现故障，另外的条件是操作员必须有权使用机器人。该实施例例如通过以下改善了系统的安全性：确保如果安全设备不起作用，或者操作员无权控制机器人，则机器人的使能功能不被激活。
根据本发明的实施例，所述系统包括安全检查模块，其适合于在激活时提供安全设备的自动检查。所述安全设备包括使能装置，其在激活时使操作员能够控制机器人的动作。所述安全设备也可以包括紧急停止按钮或者停止按钮，其一旦被激活就执行紧急停止或者停止。自动安全检查可以在检测到TPU进入所述限定区域时自动运行。可替代地，安全检查也可在TPU进入机器人工作间或者任何别的限定区域时运行。操作员也可启动自动安全检查。因为系统自动运行提供安全设备检查的检查模块，因此操作员无需手动地执行任何安全设备测试。于是，将TPU耦合到机器人的步骤对于操作员而言变得更加快速并且更加容易。
根据本发明的实施例，所述系统包括对安全设备进行测量的测量设备，并且所述安全检查模块适合于接收所述测量结果并且在此基础上检测安全设备中的故障。安全检查模块适合于一旦在安全检查过程中检测到安全设备中存在故障就向操作员提供故障信息：借助于测量设备和软件模块，安全检查被自动执行，所述软件模块是当检测到操作员已进入机器人的限定区域时运行的。
根据本发明的实施例，检测单元包括用于确定TPU位置的装置，并且检测单元基于TPU的位置检测TPU何时进入所述区域。当得知TPU的位置时，就可以方便地检测出操作员何时进入限定区域。
根据本发明的实施例，所述系统包括登录模块，所述登录模块提供将TPU登录到机器人控制系统的过程，并且所述登录模块适合于一旦检测到TPU已进入所述限定区域就自动运行。在现有技术中，登录过程是由操作员启动和执行的。根据本实施例，当操作员足够靠近机器人时，所述登录过程自动启动。于是，登录过程对操作员来说变得更加方便和快速。
根据本发明的实施例，登录模块包括用于提供消息的装置，所述消息用于告知用户他将登录到哪个控制系统。于是，登录到错误机器人的危险性就被降低。
根据本发明的实施例，全部登录过程被自动执行，而无需操作员作任何动作。根据本发明的另外一个实施例，所述登录模块适合于从响应所述消息的用户接收核准或不核准，并且所述登录模块适合于一旦从用户接收到核准就继续登录过程，而一旦从用户接收到不核准就中断所述登录过程。在该实施例中，在继续所述登录过程之前，系统需要操作员核准。于是，登录到错误机器人的危险性被进一步降低。
根据本发明的实施例，所述系统包括适合于提前存储当前用户权限信息的存储装置，并且所述登录模块包括用于基于有关用户权限的存储信息来检查用户是否有权限登录控制系统的装置。根据本实施例，当操作员只须在首次拿起TPU时，发送关于自已权限的信息。该信息然后被存储，直到机器人的登录过程不再需要它为止。操作员不必每次当TPU被登录到新的机器人时，都输入有关其标识和安全码的信息。于是，登录过程对操作员变得更加快速和方便。
根据本发明的实施例，工业机器人系统包括多于一个的工业机器人，每个机器人具有在其附近所限定的区域，所述检测单元适合于检测TPU何时进入或者离开任何一个所述限定区域，并且所述登录模块适合于一旦检测到TPU进入任何一个所述限定区域，就自动将TPU登录到处于TPU所进入的区域的机器人的控制系统。本实施例减少了在受控于相同TPU的机器人之间进行转换所需的时间，并且当一个操作员操作多个机器人时尤其方便。为了避免操作员错误地进入了另外一个不是他想要控制的机器人的区域，并且激活了错误机器人的使能功能，机械手优选地位于限定区域之内。
根据本发明的实施例，检测单元适合于检测TPU何时离开所述限定区域，并且所述系统适合于一旦检测到TPU离开所述限定区域就自动禁止机器人的使能功能。于是，断开TPU和机器人的连接的过程对操作员来说变得更加快速和方便。
根据本发明的实施例，所述系统包括退出模块，所述退出模块提供了将TPU从控制系统退出的过程，检测单元检测TPU何时离开限定区域，并且所述退出模块适合于一旦检测到TPU离开所述限定区域就自动运行。根据现有技术，操作员启动退出过程。根据本发明的实施例，当操作员离开机器人时，退出过程自动启动并执行。于是，登录和退出机器人控制器都是基于TPU的位置自动执行的。操作员不必再费时并麻烦地在TPU控制的机器人之间进行转换。
本发明尤其适用于包括多于一个机器人的机器人工作间或生产线。
附图说明
通过描述本发明的不同实施例，并参考附图将更加详尽地解释本发明。
图1显示了根据本发明的实施例的工业机器人系统。
图2显示了TPU的例子。
图3显示了位置确定装置的例子。
图4a显示了根据本发明的实施例的TPU的方框图。
图4b显示了使能电路的例子。
图5显示了根据本发明的另外一个实施例的工业机器人系统。
图6通过流程图图示了根据本发明的实施例的用于控制工业机器人系统的方法。
具体实施方式
图1示出了工业机器人系统，其包括：工业机器人1，所述工业机器人包括机械手2和用于控制所述机械手的控制单元3；以及便携式操作员控制装置4，其在下文中被表示为TPU(示教单元)，用于教导和手动操作机械手。TPU通过无线数据链路5和控制单元3进行通信。
图2更详细地显示了TPU。TPU包括便携盒9，所述便携盒9包括显示屏10、功能键11、操纵杆12、使能装置14以及紧急停止装置15。TPU还包括和控制单元3进行无线通信的天线6。功能键11允许操作员选择控制系统的不同状态。操纵杆12用于机器人被手动操作时控制机械手的运动。使能装置14包括按钮，该按钮必须由操作员按下以使TPU能够对机器人进行控制。当操作员释放使能装置14的按钮时，机器人将不再受TPU的操作。紧急停止按钮在其被激活时将引起紧急停止。使能装置14和紧急停止装置15是TPU安全设备的一部分。
机械手2位于机器人附近所限定的区域7中。根据本发明，当操作员进入区域7时，TPU的安全设备的安全检查就被自动执行。区域7可以具有各种形状，例如可以是方形或者圆形。区域7例如可以定义为机器人的工作范围。
根据本发明的工业机器人系统包括检测单元，它用于检测TPU何时进入区域7。根据本发明的一个实施例，检测单元包括用于确定TPU位置的装置，并且检测单元基于TPU的位置检测TPU何时进入区域7。位置确定装置可以基于任何已知的用于确定对象位置的技术，比如加速度计、磁跟踪器、超声波、激光技术、惯性导航(使用加速度计和陀螺)、光学系统以及全球定位系统(GPS)。
图3显示了适合于确定TPU位置的位置确定装置20的例子。位置确定装置20包括基准站21，所述基准站21包括第一无线电塔22以及用于测量时间的装置23。另外三个无线电塔25、26和27被布置为彼此之间以及和基准站21之间存在一定距离。每一个无线电塔22、25、26和27分别包括信号接收装置。信号28从布置于基准站21中的发射机29被发送到TPU4。从信号28被发送至TPU开始、到各个接收装置接收到被再次传送的来自于TPU的各个应答信号30、31、32和33为止的时间间隔将被时间测量装置23测量。基于四个无线电塔位置和信号传播速度的已知参数，并结合测量出的时间间隔，TPU的位置就被计算出来。时间测量装置是同步的。
在另外一个实施例中，位置确定装置被布置用来测量角度或者方向。提供有接收装置的两个基准站发送信号至TPU并接收从TPU传送来的应答信号。TPU的位置就通过三角测量得出。在另外一个实施例中，位置确定装置被布置以测量距离。两个基准站发送信号至TPU，并且进一步提供用来确定它们各自到TPU的距离。TPU的位置根据测量出的距离和计算出的交点被确定出来。
在替代实施例中，检测单元包括当操作员进入或者离开区域7时由他激活的装置。例如，TPU配备有激活按钮。在该实施例中，区域的边界例如由地面上可见的条带予以标记，并且当操作员穿过所述条带时，他激活TPU上的激活按钮，并且信号被传送到系统以告知它TPU已进入该区域。
在本发明的替代实施例中，位置检测装置包括地面上标记限定区域边界的电磁轨道，并且TPU包括用于检测所述轨道从而检测它何时进入或者离开限定区域的装置。
图4a通过方框图显示了根据本发明的实施例的TPU。该TPU包括检测单元40以用来检测TPU何时进入区域7。检测单元40从检测装置接收TPU的位置，并且基于TPU的位置检测TPU何时进入或者离开区域7。TPU进一步包括提供安全设备检查的安全检查模块42。安全检查模块42适合于一旦检测到TPU进入限定区域7就自动运行。TPU还包括对安全设备进行测量的测量设备44。安全设备包括安全电路46，所述安全电路46包括紧急停止按钮15和使能装置14，这两者都是开关。当使能装置14被激活而停止按钮15不被激活时，安全电路46闭合。测量设备44适合于测量安全电路46是否起作用。
安全检查模块42接收测量结果，并且在此基础上检测安全设备46中的故障。在安全检查过程中一旦检测出安全设备中存在故障，安全检查模块42就将给操作员提供故障消息。该消息例如被显示于显示屏10上，或者由任何发声或者触觉型装置提供。TPU进一步包括天线48，其适合于发送和从控制系统接收信号。如果安全检查模块42没有在安全设备中检测到任何故障，则经由天线48向控制系统发送信号。
TPU进一步包括登录模块50以用来提供将TPU登录到机器人控制系统的过程。登录模块适合于一旦检测到TPU已进入限定区域7就自动运行。在将TPU登录进控制系统之前，登录模块50提供消息以告知操作员他将要登录到哪个控制系统。登录模块50从响应消息的用户接收核准或不核准。登录模块50一旦接收到来自用户的核准，就将继续登录过程，或者一旦接收到来自用户的不核准就中断登录过程。在登录过程中，TPU和控制系统进行通信。优选地，至少登录过程的一部分由控制系统执行，于是至少登录模块50的一部分位于控制系统之中。登录模块50基于和用户权限相关的存储信息，检查用户是否有权登录到控制系统。
TPU包括存储装置52。存储装置52例如适合于存储当前用户权限的信息，以及存储TPU的软件。TPU进一步还包括用来执行本发明的软件模块的中央处理单元53。
机器人的控制系统包括一个使能电路，也叫做使能链。在图4b中显示了控制系统的使能电路的例子。使能电路54包括开关55，开关55根据使能装置的状态打开或者闭合。使能电路54连接到机器人的电机M。当使能电路被断开时，就会有制动作用于电机，机器人不再控制电机。在操作员被允许通过TPU操作机器人之前，使能电路必须被激活。当允许机器人安全工作所必须满足的多个条件被满足时，使能电路就被激活。这些条件举例来说有：安全设备已经被测试并且没有发现故障，操作员有权使用机器人，停止按钮没有被激活，以及手动模式被选择。
控制系统接收来自于TPU的信号，告知它安全设备已经工作，并且紧急停止按钮15没有被激活，并且操作员的权限检查已经成功。当这些条件已经被满足，并且检测到TPU进入机器人的限定区域时，使能电路就被激活。使能电路的激活意味着使能功能被激活，并且机器人的手动操作被允许。因此，当使能电路被激活时，使能装置是可操作的。当操作员激活TPU的使能装置时，使能信号被发送到控制系统，并且如果使能电路已经被激活，则使能电路一旦接收到使能信号就闭合，从而可以通过TPU操作机器人。检查条件是否满足、使能电路的激活和禁止都是由控制系统中的软件进行的。
TPU进一步包括退出模块58，该退出模块58提供将TPU从控制系统退出的过程。退出模块一旦检测到TPU离开限定区域7，就将被自动运行。退出模块发送信号至控制系统，从而禁止使能功能。
测量设备44优选地位于TPU中，但是它也可以位于控制系统中。根据本发明的进一步的实施例，软件模块40、42、50、58既可以在TPU中实现，也可以在机器人的控制系统中实现。软件模块也可以在外部计算机中实现。TPU中带有软件模块的优点是更加便于实现它们。机器人控制系统中带有软件模块的优点是更加安全，控制系统的执行能力比TPU的执行能力更高。
图5显示了本发明的包括两个工业机器人60、61的实施例。每个机器人连接到控制系统63、64。控制系统连接到本地网络65。TPU例如可以通过VLAN或者蓝牙连接到本地网络。网络65包括一个用于和TPU进行无线通信的接入点66。TPU通过无线数据链路以及接入点66连接到网络65。机器人60、61中的每一个具有在机器人附近所限定的区域68、69。检测单元检测TPU何时进入或者离开限定区域68、69中的任何一个。登录模块适合于一旦检测到TPU进入限定区域中的任何一个，就自动将TPU登录到处于TPU所进入的区域中的机器人的控制系统63、64。当TPU离开该区域时，退出模块就自动将其退出。于是，操作员可以很方便地在机器人之间移动并使用同一TPU控制它们。
图6图示了根据本发明的实施例的用于将无线TPU耦合到机器人控制器的方法和计算机程序的流程图。可以理解的是，流程图的每一个方框都可以由计算机指令实现，这些指令由中央处理单元56执行。前提是TPU已经连接到本地网络，并且TPU和机器人之间已经建立通信链路。
当操作员拿起TPU并开始使用它时，他输入有关自己针对该系统的权限信息，比如其标识和安全码。在方框68，该信息被系统接收并存储为操作员的权限。在方框70，系统接着接收TPU的位置。优选地，TPU的位置以位置坐标(x，y)被接收。在方框72，系统确定接收到的TPU位置是否在限定区域的范围内，或者，如果有多于一个区域被限定的话，是否在其中的任何一个限定区域中。在方框74中，如果坐标位于任何一个限定区域中，安全检查就将被运行，否则系统将等待新的TPU位置。
在安全检查过程中，控制信号被发送到测量设备，其将对安全设备进行测量。在方框76，安全检查模块接收来自于测量设备的测量结果，并基于此确定安全设备中是否有任何故障。在方框78中，如果有故障被检测出来，操作员将被告知该故障。例如，故障消息将被显示于显示屏上。如果检测到故障，则程序将被停止，并且登录过程将不能被启动。
在方框80，如果在安全检查期间没有检测到故障，则登录过程将被启动。在方框82中，用户被告知他将登录进去的控制系统的标识。例如，控制系统的标识将被显示于显示屏上。如果操作员希望继续登录过程，则他通过激活任何的功能键声明自己核准。
如果操作员作出核准，则在方框86，将通过前面接收到并存储的权限信息对操作员的权限进行检查。在方框88，如果操作员没有权限，则在方框90他将被告知，否则TPU将在方框92中被登录到控制系统中，并且在方框94使能功能被激活，操作员将可以通过TPU控制机器人。
只要操作员停留在限定区域范围内，TPU就将持续登录在控制系统之中。系统将持续接收TPU位置，并且检查TPU的位置是仍然在区域之内还是已经离开区域。在方框96，如果系统注意到TPU离开区域，则TPU将在方框98自动退出控制系统，并在方框100禁止使能功能。使能功能通过禁止使能电路而被禁止，从而禁止使能装置的功能。
当TPU已被退出控制系统时，所述方法的步骤将被从头重复一遍。新的TPU位置将被接收，系统继续检测TPU是否进入任何的其它区域，或者再次进入同一个区域。因此，操作员使用同一个TPU将可以很方便地控制多个机器人，而不存在受控的机器人之间进行转换的任何问题。为了登录到某个特定的机器人，操作员只须足够靠近该机器人，亦即，移动到限定区域之中，TPU就被自动登录到机器人，如果想退出机器人，操作员只须离开该机器人，亦即移动到限定区域之外，TPU将自动从机器人退出。
根据本发明的实施例，在一个限定区域中也可以有多于一个机器人。操作员将必须选择登录到哪个控制器。备选的控制器将被显示于TPU的显示屏上，操作员将选择所显示的控制器之一。
在某些应用场合，机器人之间的位置很紧密，所以相邻机器人的工作范围发生重叠。在这种情况下，就有可能限定彼此重叠的区域。当操作员进入重叠区域时，他必须选择耦合到哪个机器人。根据本发明的一个实施例，系统适合于当操作员进入重叠区域时，显示属于该区域的机器人的标识，并且当操作员已选择了所显示的机器人之一时，系统适合于将选择的机器人的控制系统耦合到TPU。
本发明并不限于公开的实施例，而是可以在权利要求的范围内变化和修改。例如，可以不是当操作员进入特定机器人的限定区域时运行安全检查，而是当操作员进入为多于一个机器人所限定的更大区域时运行安全检查，这个更大的区域例如可以是整个机器人工作间。例如，安全检查也可以在TPU连接于网络并与控制系统建立通信的大约同时运行。不必要所有的机器人都提供有权限检查。因此，在本发明的另外一个实施例中，系统就没有任何权限检查。在本发明的一个实施例中，在进入特定区域时只有使能功能被激活。安全检查于是就被提早执行，并且通过安全检查模块手动或者自动完成。
在本发明的一个实施例中，工业机器人包括多于一个的机械手，并且控制系统包括用于启动所有机械手的手动操作的一个使能电路。所有的机械手位于限定区域内，并且通过TPU对机械手进行的手动操作将在进入区域时被启动。

Claims (36)

1.一种工业机器人系统，包括：
至少一个工业机器人(1)，所述工业机器人包括至少一个机械手(2；60，61)以及控制所述机械手的控制系统(3；63，64)，以及
便携式操作员控制装置(4)，其在下文中被称为TPU，用于教导和手动操作机器人，所述TPU包括安全设备(14，15)，所述安全设备包括使能装置(14)，其当被激活时启动通过TPU对机器人进行的手动操作，并且所述TPU适合于和所述控制系统进行无线通信，其特征在于，所述机器人系统包括检测单元(40)，其检测所述TPU何时进入所述机械手附近所限定的区域(7；68，69)，其中，所述机器人包括使能功能，其当被激活时启动所述TPU的所述使能装置，并且当不被激活时禁止所述使能装置，而且所述机器人系统适合于当检测到所述TPU进入所述限定区域时就自动激活所述机器人的所述使能功能；
所述机器人系统还包括登录模块(50)，所述登录模块提供用于将所述TPU(4)登录到所述机器人的所述控制系统(3；63，64)的过程，并且所述登录模块适于一旦检测到所述TPU已进入所述限定区域就自动运行；其中，所述登录模块(54)包括提供通知消息的装置，所述通知消息告知用户他将登录到哪个控制系统。
2.根据权利要求1所述的工业机器人系统，其特征在于，所述机器人的所述控制系统包括使能电路，并且所述机器人系统适合于通过激活所述控制系统的所述使能电路来激活所述机器人的所述使能功能。
3.根据权利要求2所述的工业机器人系统，其特征在于，所述机器人系统适合于在检测到所述TPU进入所述限定区域的情况下，验证一个或者多个条件是否被满足，并且只要所述一个或者多个条件被满足，则自动激活所述控制系统的所述使能电路。
4.根据权利要求3所述的工业机器人系统，其特征在于，所述条件之一为所述安全设备的检查已被执行并且没有发现故障。
5.根据权利要求3所述的工业机器人系统，其特征在于，所述条件之一为操作员有权使用所述机器人。
6.根据权利要求1所述的工业机器人系统，其特征在于，所述机器人系统包括安全检查模块(42)，所述安全检查模块(42)适合于在激活时提供所述安全设备的自动检查。
7.根据权利要求6所述的工业机器人系统，其特征在于，所述安全检查模块适合于一旦检测到所述TPU进入所述限定区域就自动运行。
8.根据权利要求6或7所述的工业机器人系统，其特征在于，所述工业机器人系统包括测量装置(44)，其对所述安全设备(14，15)进行测量，并且所述安全检查模块(42)适合于接收测量结果，并且基于测量结果检测所述安全设备中的故障。
9.根据权利要求6或7所述的工业机器人系统，其特征在于，所述安全检查模块(42)适合于一旦在安全检查期间检测到所述安全设备中存在故障就向所述操作员提供故障消息。
10.根据权利要求6或7所述的工业机器人系统，其特征在于，所述安全设备包括紧急停止按钮(15)，并且所述安全检查模块(42)适合于对所述紧急停止按钮进行安全测试。
11.根据权利要求6或7所述的工业机器人系统，其特征在于，所述安全设备包括停止按钮，并且所述安全检查模块(42)适合于对所述停止按钮进行安全测试。
12.根据权利要求1所述的工业机器人系统，其特征在于，所述检测单元(40)包括用于确定TPU位置的装置，并且所述检测单元基于所述TPU的位置检测所述TPU何时进入所述限定区域。
13.根据权利要求1所述的工业机器人系统，其特征在于，所述登录模块(50)适合于从所述用户接收对所述通知消息的核准或者不核准响应，并且所述登录模块适合于一旦从所述用户接收到核准就继续所述登录过程，而一旦从所述用户接收到不核准就中断所述登录过程。
14.根据权利要求1或13所述的工业机器人系统，其特征在于，它包括存储装置(52)，其适合于存储当前用户的权限信息，并且所述登录模块(50)包括用于基于所存储的关于用户权限的信息来检查所述用户是否有权登录所述控制系统的装置。
15.根据权利要求1所述的工业机器人系统，其特征在于，所述检测单元(40)适合于检测所述TPU何时离开所述限定区域，并且所述机器人系统适合于一旦检测到所述TPU离开所述限定区域就自动禁止所述机器人的所述使能功能。
16.根据权利要求1所述的工业机器人系统，其特征在于，所述机器人系统包括退出模块(58)，所述退出模块提供用于将所述TPU从所述控制系统退出的过程，所述检测单元(40)适合于检测所述TPU何时离开所述限定区域，并且所述退出模块适合于一旦检测到所述TPU离开所述限定区域就自动运行。
17.根据权利要求1所述的工业机器人系统，其特征在于，所述工业机器人系统包括多于一个的工业机器人，每个机器人具有在所述机器人的所述机械手附近所限定的区域(68，69)，所述检测单元(40)适合于检测所述TPU何时进入或者离开所述限定区域中的任何一个，并且所述机器人系统适合于一旦检测到所述TPU进入所述限定区域中的一个，就自动激活具有所述TPU进入的所述限定区域的所述机器人的所述使能功能，并且一旦检测到所述TPU离开所述限定区域中的一个，就自动禁止具有所述TPU离开的所述限定区域的所述机器人的所述使能功能。
18.根据权利要求17所述的工业机器人系统，其特征在于，所述登录模块适合于一旦检测到所述TPU进入所述限定区域之一，就自动将所述TPU登录到具有所述TPU进入的所述限定区域的所述机器人的所述控制系统，并且一旦检测到所述TPU离开所述限定区域中的一个，就自动将所述TPU从具有所述TPU离开的所述限定区域的所述机器人的所述控制系统退出。
19.根据权利要求1所述的工业机器人系统，其特征在于，所述限定区域包括所述机器人的工作范围。
20.一种用于将在下文中被称为TPU的便携式操作员控制装置(4)耦合到工业机器人的方法，所述工业机器人包括至少一个机械手以及用于控制所述机械手的控制系统，其中所述TPU适合于教导和手动操作所述机器人，并且包括安全设备(14，15)，所述安全设备包括使能装置(14)，所述使能装置当被激活时使所述TPU能够手动操作所述机器人，并且所述机器人包括使能功能，所述使能功能当被激活时启动所述TPU的所述使能装置，并且当被禁止时禁止所述TPU的所述使能装置，其中所述方法包括：
-在所述TPU和所述机器人的所述控制系统之间建立通信，
-检测步骤，检测所述TPU何时进入在所述机械手附近所限定的区域，
-当检测到所述TPU进入所述限定区域时，自动激活所述机器人的所述使能功能，以及
-一旦检测到所述TPU进入所述限定区域，就自动运行登录过程，将所述TPU登录到所述机器人的所述控制系统，
其中，所述登录过程包括：提供通知消息告知用户他将登录到哪个控制系统。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述控制系统包括使能电路，通过激活所述使能电路来激活所述机器人的所述使能功能。
22.根据权利要求21所述的方法，包括在检测到所述TPU进入所述限定区域的情况下，验证一个或者多个条件是否被满足，并且如果所述一个或者多个条件被满足，则自动激活所述控制系统的所述使能电路。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述条件之一为所述安全设备的检查已被执行并且没有发现故障。
24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述条件之一为操作员有权使用所述机器人。
25.根据权利要求24所述的方法，包括一旦检测到所述TPU进入所述限定区域，就自动运行检查模块，其检查包括所述使能装置的所述安全设备。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，运行所述检查模块包括：接收对所述安全设备进行的测量结果，并基于测量结果检测所述安全设备中的故障。
27.根据权利要求25所述的方法，其中，运行所述检查模块包括：一旦在安全检查期间检测出所述安全设备存在故障，就向所述操作员提供故障消息。
28.根据权利要求20所述的方法，其中，所述检测步骤包括：接收所述TPU的位置的测量结果，并基于此确定所述TPU何时进入和离开所述限定区域。
29.根据权利要求20所述的方法，其中，所述登录过程包括：从所述用户接收对所述通知消息的核准或不核准响应，并且一旦从所述用户接收核准就继续所述登录过程，而一旦从所述用户接收到不核准就中断所述登录过程。
30.根据权利要求20所述的方法，其中所述方法包括接收和存储当前用户权限的信息，并且所述登录过程包括：基于所存储的关于所述用户权限的信息，检查所述用户是否有权登录到所述控制系统。
31.根据权利要求20所述的方法，其中，该方法进一步包括：
-自动检测所述TPU何时离开所述限定区域，并且
-一旦检测到所述TPU离开所述限定区域，就自动将所述TPU从所述控制系统退出。
32.根据权利要求20所述的方法，包括检测所述TPU何时离开所述限定区域，并且一旦检测到所述TPU离开所述限定区域，就自动禁止所述机器人的所述使能功能。
33.根据权利要求20所述的方法，其中，所述工业机器人系统包括多于一个的工业机器人，每个机器人具有在所述机器人附近所限定的区域，所述方法包括：
-检测所述TPU何时进入或者离开任何一个所述限定区域；
-一旦检测到所述TPU进入所述限定区域之一，就自动激活具有所述TPU进入的所述限定区域的所述机器人的所述使能功能；并且
-一旦检测到所述TPU离开所述限定区域之一，就自动禁止具有所述TPU离开的所述限定区域的所述机器人的所述使能功能。
34.根据权利要求33所述的方法，包括：
-一旦检测到所述TPU进入所述限定区域之一，就自动将所述TPU登录到具有所述TPU进入的所述限定区域的所述机器人的所述控制系统；并且
-一旦检测到所述TPU离开所述限定区域之一，就自动将所述TPU从具有所述TPU离开的所述限定区域的所述机器人的所述控制系统退出。
35.一种根据权利要求1到19中的任何一项所述的工业机器人系统的用途，用于控制在机器人生产线上工作的多个工业机器人。
36.一种根据权利要求20到34中的任何一项所述的方法的用途，用于控制在机器人生产线上工作的多个工业机器人。
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