CN103249530B - 运行搬运装置用的防护装置的方法、防护装置和搬运装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行搬运装置（10）、特别是工业机器人（100）用的防护装置（50）的方法，其具有：可运动的握持装置（11）；以及至少一个至少很大程度上围绕握持装置（11）的传感器装置（25），用于识别与处于握持装置（11）的运动路径（18，19）中的物体（3）至少可能发生的碰撞，其中当识别出碰撞危险时，产生一信号给控制装置（30），该控制装置使得握持装置（11）在其运动路径（18，19）上的运动过程发生改变。根据本发明设计为，被改变的运动过程是握持装置（11）的运动速度的受控制的降低。

Description

运行搬运装置用的防护装置的方法、防护装置和搬运装置

技术领域

本发明涉及一种用于运行搬运装置用的防护装置的方法。本发明还涉及一种用于搬运装置的防护装置，以及一种搬运装置。

背景技术

这种用于运行搬运装置用的防护装置的方法已经由DE102007062245A1已知。在此，防护装置具有可填充的介质存储器形式的、围绕搬运装置的外罩，该介质存储器布置成与压力传感器作用连接。当识别碰撞时，压力传感器作出反应，使得握持臂停止或在相反的方向上运动。由于防护装置只有当与物体、例如物品或人员已经发生接触或碰撞时才作出反应，因此必须在非常短的时间内进行必要的运动改变或停止，以避免损伤或者说受伤的情况。因此通常当识别这种碰撞时进行搬运装置或者说握持臂的“紧急停止”。这种“紧急停止”然而具有缺点，即运动速度不受控制地下降到值零。由此例如必须在排除碰撞危险之后将握持臂再次送到一个规定的位置上，从那里可以进行预定的运动过程，或者必须使得控制程序与握持臂运动重新同步。

此外由EP1323503A2已知了，设置多级的传感器系统，以便能实现搬运装置与人的相互作用的无危险的运行。在此，该方法基于触觉的功能原理，尽管作为可能的传感器原理描述了电容式的传感器原理。在此，电容式的传感器原理然而仅具有一个补充的功能，也就是说仅能和另外的安全机构、如泡沫塑料外壳或触觉的传感装置一起使用。针对性的、无碰撞的制动因此未被提供。因此，在最后所述的防护装置中，围绕搬运装置的泡面塑料外壳特别也用于缓冲或吸收在碰撞时产生的碰撞能量。

发明内容

本发明为此提出一种用于运行搬运装置的防护装置的方法，其具有：可运动的握持装置；以及至少一个围绕所述握持装置的传感器装置，用于识别与处于所述握持装置的运动路径中的物体的碰撞，其中当识别出碰撞危险时，产生一信号给控制装置，所述控制装置使得所述握持装置在其运动路径上的运动过程发生改变，其特征在于，所述被改变的运动过程是所述握持装置的运动速度的受控制的降低，其中信号由多个传感器元件处理，其中所述传感器元件中的至少两个具有相同的检测区域，使得两个传感器元件的信号能够彼此比较，从而即使两个传感器元件中的一个发生故障，控制装置在所述相同的检测区域中继续识别碰撞危险。还提出一种用于搬运装置的防护装置，其具有：至少一个传感器装置，用于识别与处于握持装置的运动路径中的物体的碰撞；和控制装置，用于根据所述的方法运行防护装置，其特征在于，所述握持装置具有握持指，所述握持指当与所述物体发生碰撞时在碰撞方向上设计为柔顺的。还提出一种具有所述防护装置的搬运装置。从所述的现有技术出发，本发明的目的在于，一种根据所述的用于运行搬运装置、特别是工业机器人用的防护装置的方法被如此改进，使得当不再存在碰撞危险时，特别可以实现搬运装置的简化的再次起动或继续运行。该目的通过具有所述特征的、用于运行搬运装置用的防护装置的方法来实现。本发明在此基于这样的构思：当识别出碰撞危险时，使得握持臂的运动过程发生改变，其中，发生改变的运动过程是握持臂的运动速度的受控制的降低。换句话说这意味着，和现有技术相反，不进行“紧急关闭（Notaus）”运行，而是运动速度受控制地下降，其中它的优点在于，在此，可靠地识别了握持臂的各自当前的位置，从而搬运装置以握持臂的必要时降低的运动速度继续运行，或者握持臂停止直至停止状态，其中，握持臂的停止位置被安全可靠地识别，使得在再次起动时能从该位置直接开动。

根据本发明的用于运行搬运装置、特别是工业机器人用的防护装置的方法的有利的改进方案在后面描述中给出。由至少两个在说明书和/或附图中公开的特征组成的所有组合都落入本发明的范畴中。

在本发明的第一个设计方案中设计为，所述运动速度受控制地降低直至所述握持装置停止。由此特别是如果物体是人，实现了对于人员可容易检测到的握持臂运动模型。

一种实施方式是特别优选的，其中，所述运动速度的降低根据分别检测到的、所述物体与所述握持装置的运动路径的距离实现。换句话说这意味着，一方面，搬运装置的运行本身在（以降低的速度）接近物体时继续进行，由此，搬运装置的生产率仅受相对较小的影响，并且另一方面由此能实现，始终设置握持装置的当前的运动速度，由该运动速度参考在握持装置和物体之间的当前距离能实现在没有与物体的碰撞危险的情况下握持装置的可靠的停止。

特别优选的还在于，在运动速度降低之后，握持装置的运动速度灵活地匹配于与物体的所检测到的距离，也就是说必要时再次被提高直至初始的额定运动速度。由此，优化了搬运装置的功率，也就是说，如果不再存在与物体的碰撞危险，该搬运装置再次拥有其初始的运动速度并且因此也再次执行了初始的功率。

为了确保特别可靠地识别可能的碰撞，根据另一种优选的方法提出，信号由多个传感器元件处理，其中，传感器元件中的至少两个具有相同的检测区域。这意味着，不同的信号可以被彼此比较，从而即使传感器元件发生故障，控制装置例如也能继续识别可能的碰撞危险并且相应地作出反应。

此外可以设计为，信号由多个传感器元件处理，其中，传感器元件中的至少两个利用不同的测量原理工作。由此特别是即使在外界环境条件变化时也能实现防护装置的始终更可靠的运行。

在本发明的另一种设计方案中设计为，握持装置的运动速度的变化根据在握持装置和物体之间的接近速度来控制。这意味着，即使在相对较高的接近速度时也实现了握持装置的相对较快的或突然的制动，以便避免可能的碰撞。与此相应地，当接近速度相对较低时，实现了握持装置的运动速度的相应较小的降低。

本发明也包括一种用于搬运装置的、特别是工业机器人用的防护装置，其具有：至少一个传感器装置，用于识别可能发生的碰撞；和控制装置，用于运行防护装置。在此设计为，握持装置具有握持指，该握持指当与物体发生碰撞时在碰撞方向上设计为柔顺的。由此能实现，在人员和工业机器人之间的交互式运行是可能的，其中，操作者例如在通过握持臂握持前不久移动或移开物体，其中基于由于在操作者的手和握持指之间的较小的距离存在的危险是，握持指握住或损伤操作者的手。由于在操作者的手和握持指之间的非常高的接近速度，在此通常已知的传感器原理或者说保险措施都会发生错误。为了尽管如此仍能避免或至少减轻操作者受伤的情况，握持指因此在碰撞方向上设计为柔顺的。

在本发明的另一种、特别优选的设计方案中设计为，握持装置由吸收碰撞的外壳围绕，所述外壳的厚度匹配于所述握持装置直至其停止的制动路径。

附图说明

从下面对优选的实施例的说明中以及根据附图得出本发明的其它优点、特征和细节。

图中示出：

图1示出了具有根据本发明的防护装置的、布置在工作区域中的工业机器人的简化视图，和

图2示出了用来说明根据本发明的用于运行防护装置的方法的框图。

相同的部件或功能相同的部件在附图中具有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中非常简化地示出了工业机器人100形式的搬运装置10。搬运装置10或者说工业机器人100具有多轴的握持装置11。握持装置11包括立柱12，在该立柱上连接有两个可运动地布置的支架13、14。在所述一个支架14的端部上示例性地布置有三个握持指15至17，利用所述握持指可以握住在图1中象征性示出的物品或者说部件1，其布置在工作台2上。

立柱12或支架13、14支承在未详细描述或者说示出的旋转-或摆动轴上，从而握持装置11或握持指15至17可以驶向每个位于工作空间5内的空间点。工作空间5因此形成了握持装置11的系统界限。由此特别是能实现，例如将部件1从工作台2上拿起并且运送到另一个位于工作空间5内的地点，在那里例如将部件1与其它的、未示出的部件进行安装。

在图1中示出了这样的情况，即握持指15至17接近部件1，这通过第一路径区段18示出。在握住部件1之后，驶向了所述的在工作空间5内的所涉及的点，这通过第二路径区段19显示。两个路径区段18，19在此形成了存储在搬运装置10中的、握持装置11的运动过程或者说运动路径，其中，在运动路径上，握持装置11或握持指15至17可以以不同的速度运动。

搬运装置10至少在立柱12和支架13、14的区域中由吸收碰撞的外壳22围绕，其厚度这样调整或者说确定，即在可能发生与物体3、例如操作人员的碰撞的情况下，在运动路径上可以实现握持装置11的停止，而不会导致物体3受损。

此外，搬运装置10包括传感器装置25，其例如具有多个单独的、带有检测区域28、29的传感器元件26、27。传感器装置25在此例如这样布置在外壳22的外侧面上，即传感器元件26、27在握持装置11运动时可以检测到所有的位于运动路径上的空间点。

作为传感器元件26、27特别应用了电容式的传感器元件26、27，其在传感器元件26、27和物体3之间相对接近的情况下将相应的信号发出给搬运装置10的控制装置30。原则上然而可以考虑用于传感器元件26、27的不同的测量原理。因此例如也可以应用基于超声波或雷达运行的传感器元件26、27。重要的仅在于，在物体3与搬运装置10发生碰撞或者说接触之前，借助于传感器元件26、27检测到或者说发现了检测区域28、29内的物体3。

大体上所描述的传感器元件26、27与控制装置30共同形成了用于搬运装置10的防护装置50。现在根据图2详细说明了其功能原理：识别出，传感器元件26、27引导信号地与控制装置30相连接。在控制装置30中存储了防碰撞程序或相应的算法，其处理了由传感器元件26、27优选持续地接收的、关于在检测区域28、29内物体3存在的信号。因此在第一程序步骤52中询问，是否由传感器元件26、27通知关于在检测区域28、29中的物体3的信号。如果不是这种情况，则相应于第二程序步骤53，实施握持装置11的确定的运动过程或确定的运动路径20，也就是说，搬运装置10在其正常运行状态中工作，其中部件1被以期望的方式和方法搬运。

如果相反地，传感器元件26、27之一在第一程序步骤52中通知了在检测区域28、29内的物体3，则因此可能在另一个程序步骤54中确定了相应的传感器元件26、27。由于传感器元件26、27优选地在相同长度的时间段内产生相应的信号，则还可以例如从相应的信号强度推断出在物体3和传感器元件26、27或搬运装置10之间的相应的接近速度。此外也可能的是，从传感器元件26、27的所检测的或传输的信号中查明，物体3和握持装置11是否在运动路径20的区域中发生可能的碰撞。

如果存在可能的碰撞危险，则在下一个程序步骤55中这样受控地降低握持装置11的运动速度，即，根据在物体3和运动路径20之间的当前的间距或者在物体3到运动路径20的接近速度，在可能的碰撞点中，必要时将速度降低到值零。在此重要的是，这涉及受控制的、也就是说握持装置11的运动速度的受控的降低，也就是说，控制装置30在每个时间点可以检测到握持装置11或握持指15至17的准确的位置。

特别优选地设计为，握持装置11的运动速度的变化或降低根据在物体3和握持装置10之间的相应的间距或者相应的接近速度进行。这意味着，如果在物体3和握持装置10之间的间距在其运动路径上再次增大，则握持装置11的运动速度再次提高，必要时提高至相应于握持装置11的正常运行状态的额定速度。因此，一旦物体3可能与握持装置10发生碰撞危险，则发生了握持装置10的速度-或功率优化。

然而也可以设计为，在通过传感器元件26、27之一检测到一个物体时，握持装置11的运动速度受控地降低直至停止状态。一旦不再检测到物体，则运动速度重新提高到其初始值。

补充说明的是，大体上所述的防护装置50或握持装置10能以多种方式和方法改变，而不背离本发明的构思。因此特别有意义的是，在传感器元件26、27中应用了利用不同的测量原理（例如电容式工作的传感器元件27和基于超声波工作的传感器元件27）进行工作的传感器元件。此外为了提高运行安全性可以考虑的是或者有利的是，至少分别两个传感器元件26、27具有一个相同的检测区域28、29，如此使得，借助于相应的检测区域28、29监控了工作空间5中的相同的区域。此外也可能的是，握持指15至17力配合地布置或固定在支架14上，如此使得，如果例如操作者握住部件1，虽然握持指15至17可能与操作者的手相接触，然而它们在碰撞方向上设计为柔顺的或者说退让的（nachgebend），使得至少可以排除操作者严重受伤的危险。

Claims (12)

1.用于运行搬运装置（10）的防护装置（50）的方法，其具有：可运动的握持装置（11）；以及至少一个围绕所述握持装置（11）的传感器装置（25），用于识别与处于所述握持装置（11）的运动路径（18，19）中的物体（3）的碰撞，其中当识别出碰撞危险时，产生一信号给控制装置（30），所述控制装置使得所述握持装置（11）在其运动路径（18，19）上的运动过程发生改变，其特征在于，所述被改变的运动过程是所述握持装置（11）的运动速度的受控制的降低，其中信号由多个传感器元件（26、27）处理，其中所述传感器元件（26、27）中的至少两个具有相同的检测区域（28、29），使得两个传感器元件（26、27）的信号能够彼此比较，从而即使两个传感器元件（26、27）中的一个发生故障，控制装置（30）在所述相同的检测区域中继续识别碰撞危险。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运动速度受控制地降低直至所述握持装置（11）停止。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述运动速度的降低根据分别检测到的、所述物体（3）与所述握持装置（11）的运动路径（18，19）的距离实现。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在运动速度降低之后，所述运动速度灵活地匹配于与所述物体（3）的所检测到的距离，也就是说再次被提高直至初始的额定运动速度。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，信号由多个传感器元件（26、27）处理，其中，所述传感器元件（26、27）中的至少两个利用不同的测量原理工作。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述运动速度的变化根据在所述握持装置（11）和所述物体（3）之间的接近速度来控制。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述搬运装置（10）是工业机器人（100）。

8.用于搬运装置（10）的防护装置（50），其具有：至少一个传感器装置（25），用于识别与处于握持装置（11）的运动路径（18，19）中的物体（3）的碰撞；和控制装置（30），用于根据权利要求1至7中任一项所述的方法运行防护装置（50），其特征在于，所述握持装置（11）具有握持指（15至17），所述握持指当与所述物体（3）发生碰撞时在碰撞方向上设计为柔顺的。

9.根据权利要求8所述的防护装置，其特征在于，所述握持装置（11）由吸收碰撞的外壳（22）围绕，所述外壳的厚度匹配于所述握持装置（11）直至其停止的制动路径。

10.根据权利要求8所述的防护装置，其特征在于，所述搬运装置（10）是工业机器人（100）。

11.搬运装置（10），具有根据权利要求8或9所述的防护装置（50）。

12.根据权利要求11所述的搬运装置（10），其特征在于，所述搬运装置（10）是工业机器人（100）。