CN104678859A - 工业机器人示教器及其紧急事件触发方法 - Google Patents

工业机器人示教器及其紧急事件触发方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种工业机器人示教器，该工业机器人示教器包括CPU控制器、逻辑器件、状态开关、使能开关以及安全模块，其中状态开关和使能开关连接逻辑器件，逻辑器件进一步连接CPU控制器和安全模块，逻辑器件根据状态开关和使能开关的开关状态来控制安全模块。本发明还公开一种工业机器人示教器的紧急事件触发方法。通过以上方式，本发明的工业机器人示教器在任何时刻都能为工控机提供工业机器人示教器的安全信息，保证了工业机器人控制的安全。

Description

工业机器人示教器及其紧急事件触发方法
技术领域
本发明涉及工业机器人技术领域，特别是涉及一种工业机器人示教器及其紧急事件触发方法。
背景技术
工业机器人示教器是用来控制工业机器人，其是工业机器人进行人机交互的主要器件。工业机器人示教器可以用来控制机器人的姿态或进行函数的调整等等。在工业机器人示教器的控制和调试阶段，一些安全上的问题，尤其是误操作的安全问题需要尽可能被规避。在普遍工业机器人示教器的使用上，工业机器人示教器的安全控制需要总线和CPU(Central Processing Unit，中央处理器)控制器的支持，即工业机器人示教器通过CPU控制器进行安全的判断，然后再通过总线将安全信息发给工控机。
但是，工业机器人示教器的CPU控制器处于不正常的工作状态下时，如程序卡住或程序跑飞，此时工业机器人示教器就不能将安全信息发送给工控机。在这种情况下，工业机器人示教器的控制就存在一定的风险，会发生如机械臂跑飞或抱闸打开之类的事故。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种工业机器人示教器及其紧急事件触发方法，能够在任何时刻都可以为工控机提供工业机器人示教器的安全信息。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种工业机器人示教器，其包括CPU控制器、逻辑器件、状态开关、使能开关以及安全模块，其中状态开关和使能开关连接逻辑器件，逻辑器件进一步连接CPU控制器和安全模块，逻辑器件根据状态开关和使能开关的开关状态来控制是否安全模块。
其中，状态开关包括相互独立的第一开关和第二开关，并根据第一开关和第二开关的开关状态组合来表示三种不同工作状态，其中三种工作状态包括手动高速状态、手动低速状态以及自动状态，当第一开关处于打开状态，第二开关处于关闭状态时，表示状态开关处于手动高速状态，当第一开关处于关闭状态，第二开关处于打开状态时，表示状态开关处于自动状态，当第一开关和第二开关均处于关闭状态时，表示状态开关处于手动低速状态。
其中，第一开关的一端经第一电阻连接至参考电位，第一开关的另一端连接逻辑器件，第二开关的一端经第二电阻连接至参考电位，第二开关的另一端连接逻辑器件。
其中，使能开关包括第三开关，并根据第三开关的开关状态来表示使能状态和禁能状态，当第三开关处于打开状态，表示使能开关处于禁能状态，当第三开关处于关闭状态，表示使能开关处于使能状态。
其中，第三开关的一端经第三电阻连接至参考电位，第三开关的另一端连接逻辑器件。
其中，逻辑器件在使能开关处于使能状态不触发安全模块，逻辑器件在使能开关处于禁能状态且状态开关处于手动高速状态或手动低速状态触发安全模块。
其中，工业机器人示教器进一步包括继电器，逻辑器件通过继电器来触发安全模块。
其中，继电器为常开型继电器，并在打开状态触发安全模块，在关闭状态不触发安全模块。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种工业机器人示教器的紧急事件触发方法，其包括：设置状态开关和使能开关的开关状态；利用逻辑器件根据状态开关和使能开关的开关状态来控制安全模块是否产生紧急事件。
其中，状态开关包括相互独立的第一开关和第二开关，当第一开关处于打开状态，第二开关处于关闭状态时，表示状态开关处于手动高速状态，当第一开关处于关闭状态，第二开关处于打开状态时，表示状态开关处于自动状态，当第一开关和第二开关均处于关闭状态时，表示状态开关处于手动低速状态；使能开关包括第三开关，当第三开关处于打开状态，表示使能开关处于禁能状态，当第三开关处于关闭状态，表示使能开关处于使能状态；利用逻辑器件根据状态开关和使能开关的开关状态来控制安全模块是否产生紧急事件包括：逻辑器件在使能开关处于使能状态不触发所述安全模块，利用逻辑器件在使能开关处于禁能状态且状态开关处于手动高速状态或手动低速状态触发安全模块。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的工业机器人示教器包括CPU控制器、逻辑器件、状态开关、使能开关以及安全模块，其中状态开关和使能开关连接逻辑器件，逻辑器件连接CPU控制器和安全模块。本发明直接通过逻辑器件获取状态开关和使能开关的开关状态，并根据状态开关和使能开关的开关状态来控制是否触发安全模块，能够使工业机器人示教器在任何时刻都能为工控机提供工业机器人示教器的安全信息，保证了工业机器人控制的安全。
附图说明
图1是本发明工业机器人示教器的电路结构示意图；
图2是本发明状态开关的真值表示意图；
图3是本发明使能开关的真值表示意图；
图4是本发明工业机器人示教器的紧急事件触发方法的示意图。
具体实施方式
请一并参见图1-图3，本发明工业机器人示教器包括CPU控制器11、逻辑器件12、状态开关13、使能开关14、继电器15和安全模块16。逻辑器件12分别与CPU控制器11、状态开关13、使能开关14和继电器15连接。逻辑器件12通过继电器15与安全模块16连接。其中，继电器15为常开型继电器。
状态开关13包括相互独立的第一开关131和第二开关132。第一开关131的一端经第一电阻R1连接至参考电位VCC，第一开关131的另一端连接逻辑器件12。第二开关132的一端经第二电阻R2连接至参考电位VCC，第二开关132的另一端连接逻辑器件12。
使能开关14包括第三开关141，第三开关141的一端经第三电阻R3连接至参考电位VCC，第三开关141的另一端连接逻辑器件12。另外，使能开关14还与工业机器人示教器的内部PLC(Programmable LogicController，可编程逻辑控制器)17连接。
在本实施例中，工业机器人示教器包括三种工作状态，其分别为手动高速状态、手动低速状态以及自动状态。其中，状态开关13能够根据第一开关131和第二开关132的开关状态组合来表示三种不同工作状态，即每一种工作状态所对应的第一开关131和第二开关132的开关状态不同。本实施例优选以第一开关131处于打开状态为1，第一开关131处于关闭状态为0，第二开关132处于打开状态为1，第二开关132处于关闭状态为0。应理解，本发明并不限定于第一开关131处于打开状态为1，第一开关131处于关闭状态为0，可以根据实际需要将第一开关131处于打开状态为0，第一开关131处于关闭状态为1。同理，本发明也并不限定于第二开关132处于打开状态为1，第二开关132处于关闭状态为0，可以根据实际需要将第二开关132处于打开状态为0，第二开关132处于关闭状态为1。
如图2所示，当第一开关131处于打开状态，第二开关132处于关闭状态时，即第一开关131输出的L为1，第二开关132输出的R为0时，表示状态开关13处于手动高速状态。当第一开关131处于关闭状态，第二开关132处于打开状态时，即第一开关131输出的L为0，第二开关132输出的R为1时，表示状态开关13处于自动状态。当第一开关131和第二开关132均处于关闭状态时，即第一开关131输出的L为0和第二开关132输出的R为0时，表示状态开关13处于手动低速状态。值得注意的是，本实施例中不存在第一开关131输出的L为1和第二开关132输出的R为1的情况。
本实施例优选以第三开关141处于打开状态为0，第三开关141处于关闭状态为1。应理解，本发明并不限定于第三开关141处于打开状态为0，第三开关141处于关闭状态为1，可以根据实际需要将第三开关141处于打开状态为1，第三开关141处于关闭状态为0。
使能开关14能够根据第三开关141的开关状态来表示使能状态和禁能状态。当第三开关141处于打开状态，即第三开关141输出的E为0时，表示使能开关14处于禁能状态；当第三开关141处于关闭状态，即第三开关141输出的E为1时，表示使能开关14处于使能状态。在本实施例中，工业机器人示教器正常处于手动高速状态、手动低速状态以及自动状态时，第三开关141处于关闭状态的，此时使能开关14处于使能状态，说明工业机器人示教器没有任何故障出现。当工业机器人示教器出现故障现象，如CPU控制器11处于不正常的工作状态下或工业机器人示教器没有完全上电时，此时第三开关141处于打开状态的，则使能开关14处于禁能状态。
逻辑器件12能够根据状态开关13和使能开关14的开关状态来控制安全模块16。具体而言，逻辑器件12在使能开关14处于使能状态不触发安全模块16。逻辑器件12在使能开关14处于禁能状态且状态开关13处于手动高速状态或手动低速状态触发安全模块16，使安全模块16发送安全信息至工控机(未图示)。
应理解，触发安全模块16的前提是状态开关13处于手动高速状态或手动低速状态。当状态开关13处于自动状态时，逻辑器件12是不触发安全模块16的。
在本实施例中，逻辑器件12通过继电器15来触发安全模块16，当逻辑器件12在使能开关14处于使能状态时，逻辑器件12控制继电器15处于在关闭状态，继电器15不触发安全模块16。当逻辑器件12在使能开关14处于禁能状态且状态开关13处于手动高速状态或手动低速状态时，逻辑器件12控制继电器15处于在打开状态，继电器15触发安全模块16，安全模块16发送安全信息至工控机。另外，当逻辑器件12在使能开关14处于禁能状态且状态开关13处于自动状态时，逻辑器件12控制继电器15处于在关闭状态，继电器15不触发安全模块16。
本发明结合了数字电路的组合逻辑，使用继电器15作为信号的发射端，且继电器15为常开型继电器，能够保证在工业机器人示教器未上电或CPU控制器11处于不正常的情况下，工控机依然能够查询工业机器人示教器的安全状态。当工业机器人示教器处于手动高速或手动低速的工作状态下，如果第三开关141处于打开状态就触发安全模块16产生紧急状态，使得手动高速或手动低速的工作状态的所有控制都是在第三开关141处于关闭状态下变得有效，能够屏蔽了所有在手动高速或手动低速的工作状态下的误操作。
下面结合实施例说明本发明工业机器人示教器的工作原理。
启动工业机器人示教器，将工业机器人示教器的工作状态调到手动高速状态、手动低速状态或自动状态中的一者。工业机器人示教器正常工作时，则此时第三开关141处于关闭状态，使能开关14处于使能状态，逻辑器件12输出高电平至继电器15以控制继电器15处于在关闭状态，此时继电器15不触发安全模块16。当工业机器人示教器出现故障时，如果工业机器人示教器判断工业机器人示教器的工作状态处于手动高速状态或手动低速状态时，则使能开关14控制第三开关141处于打开状态，使能开关14处于禁能状态，逻辑器件12输出低电平至继电器15以控制继电器15处于在打开状态，此时继电器15触发安全模块16，安全模块16发送安全信息至工控机；如果工业机器人示教器判断工业机器人示教器的工作状态处于自动状态时，则使能开关14控制第三开关141处于关闭状态，使能开关14处于使能状态，逻辑器件12输出高电平至继电器15以控制继电器15处于在关闭状态，此时继电器15不触发安全模块16。
进一步地，本发明还公开一种工业机器人示教器的紧急事件触发方法，如图4所示，图4是本发明工业机器人示教器的紧急事件触发方法的示意图，图4的工业机器人示教器的紧急事件触发方法对应图1的工业机器人示教器。该方法包括以下步骤：
步骤S101：设置状态开关13和使能开关14的开关状态。
其中，状态开关13的开关状态包括手动高速状态、手动低速状态以及自动状态，使能开关14的开关状态包括使能状态和禁能状态。状态开关13包括相互独立的第一开关131和第二开关132，并根据第一开关131和第二开关132的开关状态组合来表示三种不同工作状态，其中三种工作状态包括手动高速状态、手动低速状态以及自动状态。使能开关14包括第三开关141，并根据第三开关141的开关状态来表示使能状态和禁能状态。
步骤S102：利用逻辑器件根据状态开关和使能开关的开关状态来控制安全模块是否产生紧急事件。
在步骤S102中，利用逻辑器件12在使能开关14处于使能状态不触发安全模块16，利用逻辑器件12在使能开关14处于禁能状态且状态开关13处于手动高速状态或手动低速状态触发安全模块16。
当第一开关131处于打开状态，第二开关132处于关闭状态时，表示状态开关13处于手动高速状态，当第一开关131处于关闭状态，第二开关132处于打开状态时，表示状态开关13处于自动状态，当第一开关131和第二开关132均处于关闭状态时，表示状态开关13处于手动低速状态。当第三开关141处于打开状态，表示使能开关14处于禁能状态，当第三开关141处于关闭状态，表示使能开关14处于使能状态。
综上所述，本发明的工业机器人示教器包括CPU控制器、逻辑器件、状态开关、使能开关以及安全模块，其中状态开关和使能开关连接逻辑器件，逻辑器件连接CPU控制器和安全模块。本发明直接通过逻辑器件获取状态开关和使能开关的开关状态，并根据状态开关和使能开关的开关状态来控制是否触发安全模块，能够使工业机器人示教器在任何时刻都能为工控机提供工业机器人示教器的安全信息，保证了工业机器人控制的安全。
以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种工业机器人示教器，其特征在于，所述工业机器人示教器包括CPU控制器、逻辑器件、状态开关、使能开关以及安全模块，其中所述状态开关和所述使能开关连接所述逻辑器件，所述逻辑器件进一步连接所述CPU控制器和所述安全模块，所述逻辑器件根据所述状态开关和所述使能开关的开关状态来控制所述安全模块。
2.根据权利要求1所述的工业机器人示教器，其特征在于，所述状态开关包括相互独立的第一开关和第二开关，并根据所述第一开关和第二开关的开关状态组合来表示三种不同工作状态，其中所述三种工作状态包括手动高速状态、手动低速状态以及自动状态，当所述第一开关处于打开状态，所述第二开关处于关闭状态时，表示所述状态开关处于手动高速状态，当所述第一开关处于关闭状态，所述第二开关处于打开状态时，表示所述状态开关处于自动状态，当所述第一开关和所述第二开关均处于关闭状态时，表示所述状态开关处于手动低速状态。
3.根据权利要求2所述的工业机器人示教器，其特征在于，所述第一开关的一端经第一电阻连接至参考电位，所述第一开关的另一端连接所述逻辑器件，所述第二开关的一端经第二电阻连接至所述参考电位，所述第二开关的另一端连接所述逻辑器件。
4.根据权利要求2所述的工业机器人示教器，其特征在于，所述使能开关包括第三开关，并根据所述第三开关的开关状态来表示使能状态和禁能状态，当所述第三开关处于打开状态，表示所述使能开关处于禁能状态，当所述第三开关处于关闭状态，表示所述使能开关处于使能状态。
5.根据权利要求4所述的工业机器人示教器，其特征在于，所述第三开关的一端经第三电阻连接至参考电位，所述第三开关的另一端连接所述逻辑器件。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的工业机器人示教器，其特征在于，所述逻辑器件在所述使能开关处于使能状态不触发所述安全模块，所述逻辑器件在所述使能开关处于禁能状态且所述状态开关处于手动高速状态或手动低速状态触发所述安全模块。
7.根据权利要求6所述的工业机器人示教器，其特征在于，所述工业机器人示教器进一步包括继电器，所述逻辑器件通过所述继电器来触发所述安全模块。
8.根据权利要求7所述的工业机器人示教器，其特征在于，所述继电器为常开型继电器，并在打开状态触发所述安全模块，在关闭状态不触发所述安全模块。
9.一种工业机器人示教器的紧急事件触发方法，其特征在于，包括：
设置状态开关和使能开关的开关状态；
利用逻辑器件根据所述状态开关和所述使能开关的开关状态来控制安全模块是否产生紧急事件。
10.根据权利要求9所述的紧急事件触发方法，其特征在于，
所述状态开关包括相互独立的第一开关和第二开关，当所述第一开关处于打开状态，所述第二开关处于关闭状态时，表示所述状态开关处于手动高速状态，当所述第一开关处于关闭状态，所述第二开关处于打开状态时，表示所述状态开关处于自动状态，当所述第一开关和所述第二开关均处于关闭状态时，表示所述状态开关处于手动低速状态；
所述使能开关包括第三开关，当所述第三开关处于打开状态，表示所述使能开关处于禁能状态，当所述第三开关处于关闭状态，表示所述使能开关处于使能状态；
所述利用逻辑器件根据所述状态开关和所述使能开关的开关状态来控制安全模块是否产生紧急事件包括：
所述逻辑器件在所述使能开关处于使能状态不触发所述安全模块，利用所述逻辑器件在所述使能开关处于禁能状态且所述状态开关处于手动高速状态或手动低速状态触发所述安全模块。
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