CN106061688A - 用于工业机器人的安全系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于工业机器人的安全系统，具体地讲，提供了一种工业机器人和一种经由预定义安全功能来实施安全系统的方法。为了执行此类安全功能，所述机器人在连接两个机械臂部分的关节中包括：用于感测所述关节中的齿轮的输入侧上的角取向的第一位置传感器(132)；以及用于感测所述齿轮的输出侧上的角取向的第二位置传感器(133)。

Description

用于工业机器人的安全系统

技术领域

本发明涉及机器人安全系统。更具体地讲，本发明涉及一种经由预定义安全功能来实施安全系统的工业机器人。

背景技术

机器人广泛用于工业应用中，诸如，电子电路板组装和其他自动化组装任务。现代机器人的高度普及归因于其构造简单、成本低、维护费用低、重量轻、精度高、速度快且具有顺应性特征。

一般而言，编程工业上使用的机器人需要专业知识，并且只能由所属领域的技术人员(通常称为系统集成商)执行。对于工业使用或甚至家用的多用途机器人，一些重要的安全问题仍未解决。

常规的机器人系统具有碰撞检测功能，该功能根据机器人的机械手部件处所生成的不正常力矩来检测机器人与其环境的碰撞。如果该碰撞检测功能检测到碰撞，那么系统会执行控制，以便停止机器人的操作或者以其他方式减轻碰撞力。由于这一点，对机器人和在机器人以及周围设备处提供的装置的损坏会被保持在最低限度。

然而，当使用碰撞检测功能来检测人类与机器人之间的碰撞时，需要提高碰撞检测的灵敏度，以便确保人类的安全。由于这个原因，应设法精确估计机器人不同部件处齿轮或减速器等的摩擦力矩。就这点而言，摩擦力矩会根据外部空气温度和机器人的操作状态而波动，因此要高精度地估计摩擦力矩比较困难。因此，难以根据机器人的机械手部件力矩来精确检测人类与机器人之间的碰撞，并且防止伤害人类。

然而，当人类直接接触机器人而二者之间不存在携载物体时，人类与机器人之间出现的力不会被检测到。此外，即使在机器人的臂与手等等之间附接上检测力的力传感器，也不可能在传感器无法检测的机器人臂部分检测到人类的接触。由于这个原因，在现有技术中，无法提供当人类与机器人可能直接接触时能够进行安全交互作业的机器人系统。

人们已采用电容传感器来测量在传感器所形成的电容器的电场中由于物体接近而产生的电容变化。除了所有导电良好的材料之外，电容传感器仅会检测电容率足够高的那些材料。在快速移动设备的固体部件在空间中自由移动的情况下，电容传感器不可用作安全装置。就这一点而言，需要能进行可靠人机协同合作的完整系统。

机器人这种实体机器可能存在潜在危险，并且可能会与人类发生碰撞而伤害到人类。在硬件或软件存在缺陷的情况下，机器人甚至可能做出系统集成商(在设置机器人时负责安全的人员)未预料到的意外动作。由于这个原因，可能非常需要一种具有改进安全系统的机器人。

US2010/0324733公开了一种具有安全系统的机器人，包括关节、安装在每个关节处的第一力矩传感器和第二力矩传感器。力矩传感器(诸如，应变计)不适用于获得可靠的安全控制系统。此外，US2010/0324733中的传感器连接到发射器单元S内集成电路(IC)形式的两个计算单元S1、S2，该计算单元具有微控制器。因此，US2010/0324733并未将所有传感器电路置于同一部件上，故而不太适用于安全控制。

本发明的难题在于为部件能在空间中自由移动的设备的操作提供安全装置，该安全装置在没有复杂且昂贵的外围设备的情况下准许此类设备可靠且安全地操作，并且还确保在早期阶段可靠地检测到装置部件与人类或物体之间的碰撞，从而除了避免设计成本和生产成本之外，大大减少此类装置的空间需求，因此在将来，人和机器可以共同使用工作区域。

发明内容

根据本发明，通过具有专用安全控制系统的可编程机器人系统来实现上述及其他目标。

具体而言，本发明的目标是提供一种可编程机器人系统，该可编程机器人系统可以在不需要专业知识的情况下以简单且容易的方式编程，即，可以例如由行业操作员或技术员或者甚至由例如在家里的个人执行。具体而言，安全控制系统采用每个机器人关节中的两个位置传感器来实现所需安全功能，如下文更详细地说明。位置传感器用于感测齿轮或类似传动装置的输入侧或输出侧上的角位置或线性位置。如果这些安全功能中的任何安全功能发现任何违反操作限制或者硬件或软件错误，那么机器人将进入安全状态。

根据本发明，该系统被设计成使得软件或硬件的任何单个故障都不会导致机器人变得危险。实现这一点的常用方式是采用两个单独系统(分支)来执行安全功能。这两个系统都可以独立地切断机器人的电源。这两个系统中的每个系统可以监控所需的安全参数。

本发明人已经发现，若将位置传感器放置在齿轮的两侧上，则可以采用简单的方式解决与工业机器人相关的某些安全问题。在机器人关节中，将传感器放置成使得一个位置传感器位于齿轮的输入侧(电机侧)上，并且另一个传感器位于齿轮的输出侧(机械臂侧)上。重要的是，通过将所有传感器电路放置在同一部件上(与使用分开的部件用于传感器电路的US2010/0324733形成对比)，控制单元处理来自这两个传感器的信息，以便实现一个或多个安全功能。安全系统基于这两个传感器执行众多安全功能。每个安全功能将其使用的值与第二分支进行比较，并且在两个值不一致的情况下，使机器人进入安全状态。为了防止因违反安全造成的故障，多数的安全功能还对参数进行了限制。例如，安全功能可以限制机械臂移动的速度，以避免动量超限。安全功能在本文中定义为：

限制关节位置安全功能：

在第一系统中，输出侧位置传感器直接监控机器人关节的角度，并且检测该角度是否在安全设置所定义的界限之外。在第二系统中，通过将完整旋转的次数和齿轮齿数比考虑在内，输入侧位置传感器计算对应的输出侧位置。

限制关节速度安全功能：

机器人关节的速度可以通过一定时间间隔内的位置差值(数值求导)来进行近似。在运用高清晰度位置传感器及良好时间测量的情况下，这个近似可以相当准确。因此，这两个安全系统分支中每个分支中的速度安全功能得以实现。

限制关节力矩安全功能：

通过了解每个机器人关节的位置和速度以及机械臂中的质量分布，可以计算出在每个机器人关节中所施加的预期力矩(输出侧)。还测量电机电流，以估算关节上的电机侧力矩(输入侧)。这两个系统可以用来证明力矩在给定的界限内。

限制工具位置安全功能：

其中这两个传感器与机器人运动学的软件模型结合使用，以推断出机械臂端部执行器的位置，并且确保该位置在用户定义的一些界限内。

限制工具取向安全功能：

其中这两个传感器与机器人运动学的软件模型结合使用，以推断出机械臂端部执行器的取向，并且确保该取向在指定的一些角度界限内。

限制工具速度安全功能：

位置的数值求导可以用来估算工具的速度，类似于“限制关节速度安全功能”和“限制工具位姿安全功能”。

限制工具力安全功能：

“限制关节力矩安全功能”中提及的预期力矩可以投射到笛卡尔空间中，以便实现限制力的功能。

限制动量安全功能：

通过使用机械臂中的质量分布和有效载荷的模型，机器人关节的位置和速度可用于计算和限制任何给定时间点的机器人的动量和有效载荷。

紧急停止安全功能：

当按下紧急停止时，采用冗余速度测量来检查机器人是否确实在减速，借此机器人以故障安全方式主动地减速并处于程序轨线内。

保护停止安全功能：

当保护输入启用时，速度估计也可以用来控制和确保机器人发生冗余减速。

限制功率安全功能：

通过减小由关节产生的力矩，基于关节速度，该安全功能用于确保机器人产生的总机械功保持在某一界限内。

机器人移动数字输出安全功能：

这两个传感器可以各自检测机器人关节是否在移动，并且相应地设置输出。

机器人未停止数字输出安全功能：

这两个传感器可以结合关节中的电流消耗，各自检测机器人是否没有主动制动或停止，并且相应地设置输出。

模式区减小安全功能：

这两个传感器可以用来监控机器人是否处于其工作空间中，并且相应地更改安全参数。例如，机器人在CNC机床内部比在外部移动得更快，因为在CNC机床的内部，撞到人的风险小很多。

基于工具的安全功能以工具上的一点为考量，诸如，TCP(工具中心点)或者机器人上的法兰上的点。

因此，本发明在第一方面提供了一种具有安全系统的工业机器人，其包括：

·关节，该关节连接机械臂的两个机械臂部分，并且配备有齿轮或类似传动装置，以用于将力或力矩从一个臂部分传送到另一个臂部分；

·第一位置传感器，其用于感测传动装置的输入侧上的位置；

·第二位置传感器，其用于感测传动装置的输出侧上的位置；

·控制单元，其用于实施实体机械臂的软件模型，包括运动学和动力学计算；

·用户接口装置，其包括用于对机器人进行编程的装置，所述用户接口装置设置在机器人的外部，作为机器人的一体部件或者作为以上二者组合；

·存储装置，其与所述用户接口装置和所述控制单元协作，用于存储与机器人的移动和其他操作相关的信息；

其中控制单元处理来自上述两个位置传感器的信息，以实现一个或多个安全功能，诸如，下列安全功能中的1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个或19个：

·限制关节位置安全功能，其中第二位置传感器直接监控机器人关节的角度，并且检测该角度是否在预定义角度范围之外，而第一位置传感器基于完整旋转的次数和齿轮齿数比来计算对应的输出侧位置；

·限制关节速度安全功能，其中机器人关节的速度由一定时间间隔内的位置差异确定；

·限制关节力矩安全功能，其中机器人关节的位置和速度以及机械臂中的质量分布被用来计算在机器人关节中施加的预期力矩；

·限制工具速度安全功能，其中位置的数值求导被用来估算工具的速度；

·限制工具力安全功能，其中在所述限制关节力矩安全功能中计算的预期力矩被投射到笛卡尔空间中，以获得限制力的功能；

·限制动量安全功能，其中通过使用机械臂中的质量分布和有效载荷的模型，机器人关节的位置和速度可用于计算和限制任何给定时间点的机器人的动量和有效载荷；

·紧急停止安全功能，其中当启动紧急停止时，采用冗余速度测量来检查机器人是否确实在减速，借此机器人以故障安全方式主动地减速并处于程序轨线内；

·保护停止安全功能，其中当保护输入启用时，基于双传感器的速度估计被用于控制机器人的冗余减速；

·限制功率安全功能，其中机器人关节的位置和速度连同臂的运动学和动力学模型持续地监控机械臂产生的总机械功是否保持在某一界限内；

·机器人移动数字输出安全功能，其中所述两个传感器各自检测机器人关节是否在移动，并且相应地设置输出；

·机器人未停止数字输出安全功能，其中所述两个传感器各自检测机器人是否没有主动制动或停止，并且相应地设置输出；

·模式区减小安全功能，其中所述两个传感器用来监控机器人是否处于其工作空间中，并且相应地更改安全参数；

·限制工具位置安全功能，其中所述两个传感器与机器人运动学的软件模型结合使用，以计算机械臂端部执行器的位置，并且确保该位置在用户定义的一些界限内；以及

·限制工具取向安全功能，其中所述两个传感器与机器人运动学的软件模型结合使用，以计算机械臂端部执行器的取向，并且确保该取向在指定的一些角度界限内。

在本发明的一个优选实施例中，传感器感测角位置或线性位置。优选地，第一位置传感器感测齿轮的输入侧上的位置，而第二位置传感器感测齿轮的输出侧上位置。

在本发明的一个优选实施例中，控制单元使用来自所述两个传感器的信息，以实现至少下列安全功能：

·限制关节位置安全功能；

·限制关节速度安全功能；以及

·限制关节力矩安全功能。

在本发明的另一方面，提供了一种用于安全控制工业机器人的方法，该方法执行上述安全功能。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的机器人关节的剖视图。

具体实施方式

根据本发明，该系统被设计成使得软件或硬件的任何单个故障不会导致机器人变得危险。

实现这一点的常用方式是采用两个单独系统来执行安全功能。这两个系统都可以独立地切断机器人的电源。这两个系统中的每个系统可以监控所需的安全参数。这两个系统应尽可能地不同，以避免相同原因的故障。这些故障可能是编译错误、方法错误、软件缺陷、电子设备失灵。为了克服此种情况，安全系统软件的两个分支由两个独立的程序员团队制作，源代码由不同的编译程序编译，并且在不同的微处理器上运行。这两个分支使用不同的硬件来测量角位置，并且在出现故障的情况下，使用两种不同的方式切断电源。

由于安全控制系统在每个机器人关节中使用两个传感器以实现上文定义的所需安全功能，因此，下文提供对此类改进机器人关节的更详细的描述。

参考图1，示出了根据本发明的一个实施例的关节的剖视图。该关节包括互相连接的机械、机电、电子和光学元件，这些元件直接经由电连接器耦接到其他元件，或者无线耦接(例如，光学耦接)到其他元件。为了确保这些元件最简单且直接的安装与连接，有利的是将这些元件中尽可能多的元件设置在一个印刷电路板131(PCB)上。图示为可以用在六轴机器人中的关节的一个实施例的剖视图，但应理解，此关节也可以与其他机器人一起使用。

在所示实施例中，使用位置传感器132、133并且应用安全制动器134、135。该制动器被设计成使得螺线管134可以用非常有限的力启用和停用制动器。

用于确定电机(角取向)的位置(轴/转子的角取向)的传感器133安装在PCB 131的后表面处。图1所示的电机包括定子部件136和转子部件137。

用于确定关节的输出轴138或输出法兰139的角取向的传感器132安装在PCB的前表面上，或者安装在PCB 131的前表面上的插槽中。优选地，使用高清晰度传感器，并且空心轴138与传感器之间距离较近是重要的，以便实现传感器和编码器盘相对于彼此的适当定位。为了能够通过关节来感测PCB 131处的输出法兰139的移动(旋转)，将编码器盘140安装在空心轴138上，电连接和气动连接141通过空心轴被引导穿过该关节，而且空心轴138连接到输出法兰139。

在例如电源掉电的情况下使机器人137停下的安全制动器134和135是作为PCB131的一体部件而形成的。直接安装在PCB 131上的螺线管134在电源掉电的情况下，将棘轮142移动成与安装在电机轴143上的环形构件135接合。该环形构件135(摩擦环)可以相对于电机轴旋转，但环形构件与电机轴143之间存在较高摩擦。这确保关节的受控暂停，但不会突然暂停关节而导致机械臂超载。在附图中，牢固地装配在电机轴143与环形构件135(摩擦环)之间的O形环144确保了环形构件135与电机轴143之间的摩擦。

此外，根据本发明的此实施例的关节被设计成使得相邻关节可以不使用另外的元件便附接到彼此。借由输出法兰139和关节的外壳146上的连接部分145来将关节附接到相邻关节或连接构件(例如，薄壁管)。除此之外，根据本发明的机器人关节可以由适当的构件(例如薄壁管)耦接在一起，薄壁管因具有最佳刚度/重量比而成为优先选择。此外，根据本发明的此实施例的关节包括：外壳146与输出法兰139之间的密封件147；靠在设于外壳146中的倾斜内表面部分(轴承表面)155上的主轴承148；密封轴承149；传动装置150；用于从相邻关节或连接构件的连接的至少一个通道151；当输出构件138、139旋转时用于滑环和用于扭转电线141的区域/空间152；另外的轴承153；以及板154，例如，铝板或其他合适的材料，用于安装PCB 131并且也用于充当关节中的电力电子设备的散热器。

可以使用单个四点接触球轴承、或单个交叉滚子轴承、或者一对角接触球轴承，来取代附图所示的一对止推角接触滚针轴承作为关节中的主轴承布置方式。

此外，可以使用带有相移180度的2个小齿轮或者相移120度的3个小齿轮的偏心齿轮布置方式，来取代带有单个偏心小齿轮的所示偏心齿轮布置方式。或者，可以在具有或不具有集成输出轴承的情况下，在单元中使用谐波传动齿轮。

尽管上文已经示出并描述了若干具体实施例，但应理解，可以采用多种不同的方式来实施本发明，包括机器人本身、用于对机器人进行编程和控制的用户接口装置、以及这样的整个控制系统。因此，可以设计例如用户接口上的很多另选菜单页面。本发明的范围因而由包括技术等同物在内的所附权利要求书界定。还应理解，本发明的用户接口装置也可以与除了本申请中示出、描述和请求保护的那些机器人之外的其他机器人一起使用，而且这也适用于机器人的机电元件，诸如，带有传动装置、编码器等的关节。

Claims (18)

1.一种具有安全系统的工业机器人，包括：

·关节，所述关节连接机械臂的两个机械臂部分，并且配备有齿轮或类似传动装置，用于将力或力矩从一个机械臂部分传送到另一个机械臂部分；

·第一位置传感器，所述第一位置传感器用于感测所述传动装置的输入侧或输出侧上的位置；

·第二位置传感器，所述第二位置传感器用于感测所述传动装置的所述输入侧或输出侧上的位置；

·控制单元，所述控制单元用于实施实体机械臂的软件模型，包括运动学和动力学计算；

·用户接口装置，所述用户接口装置包括用于对所述机器人进行编程的装置，所述用户接口装置设置在所述机器人的外部，作为所述机器人的一体部件或者作为以上二者的组合；

·存储装置，所述存储装置与所述用户接口装置和所述控制单元协作，用于存储与所述机器人的移动和其他操作相关的信息；

·其中所述控制单元处理来自所述两个传感器的信息，以实现一个或多个安全功能，诸如，确定所述关节是否超出预定范围。

2.根据权利要求1所述的工业机器人，其中所述控制单元处理来自所述两个传感器的信息，以实现下列安全功能中的一个或多个，诸如1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个或19个：

·限制关节位置安全功能，其中所述第二位置传感器直接监控机器人关节的角度，并且检测所述角度是否在预定义角度范围之外，而所述第一位置传感器基于完整旋转的次数和齿轮齿数比来计算对应的输出侧位置；

·限制关节速度安全功能，其中所述机器人关节的速度由位置的变化速率确定；

·限制关节力矩安全功能，其中所述机器人关节的位置和速度结合所述机械臂中的质量分布以及摩擦的模型被用来计算在所述机器人关节中施加的预期力矩；

·限制工具速度安全功能，其中基于来自所述位置传感器的输出来计算所述工具的速度；

·限制工具力安全功能，其中在所述限制关节力矩安全功能中计算的预期力矩被投射到笛卡尔空间中，以获得限制力的功能；

·限制功率安全功能，其中根据所述力矩乘以每个关节的速度而计算的机械功被限于某一值；

·紧急停止安全功能，其中当启动紧急停止时，采用冗余速度测量来检查所述机器人是否确实在减速，借此所述机器人以故障安全方式主动地减速并处于程序轨线内；

·保护停止安全功能，其中当保护输入启用时，速度估计被用于控制所述机器人的减速；

·限制功率安全功能，其中所述机器人关节的位置和速度连同所述机械臂的运动学和动力学模型持续地监控输入到所述机械臂中的总功率是否保持在某一界限内；

·机器人移动数字输出安全功能，其中所述两个传感器各自检测所述机器人关节是否在移动，并且相应地设置输出；

·机器人未停止数字输出安全功能，其中所述两个传感器各自检测所述机器人是否没有主动制动或停止；

·模式区减小安全功能，其中所述两个传感器用来监控所述机器人是否处于其工作空间中，并且相应地更改安全参数；

·限制工具位置安全功能，其中所述两个传感器与机器人运动学的软件模型结合使用，以计算机械臂端部执行器的位置，并且确保所述位置在用户定义的一些界限内；以及

·限制工具取向安全功能，其中所述两个传感器与机器人运动学的软件模型结合使用，以计算所述机械臂端部执行器的取向，并且确保所述取向在指定的一些角度界限内。

3.根据权利要求1或2所述的工业机器人，其中所述机械臂被配置成握持机器人工具。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的工业机器人，其中所述第一位置传感器是编码器，或者是用于感测角位置或线性位置的其他传感器。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的工业机器人，其中所述第二位置传感器是编码器，或者是用于感测角位置或线性位置的其他传感器。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的工业机器人，其中所述第一位置传感器感测所述传动装置的所述输入侧上的位置。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的工业机器人，其中所述第二位置传感器感测所述传动装置的所述输出侧上的位置。

8.根据权利要求1到7中任一项所述的工业机器人，其中所述控制单元处理来自所述两个传感器的信息，以实现至少下列安全功能：

·限制关节位置安全功能；

·限制关节速度安全功能；以及

·限制关节力矩安全功能。

9.根据权利要求1到8中任一项所述的工业机器人，其中所述控制单元处理来自所述两个传感器的信息，以实现下列安全功能：

·限制关节位置安全功能；

·限制关节速度安全功能；

·限制关节力矩安全功能；

·限制工具位姿安全功能；

·限制工具速度安全功能；以及

·限制工具力安全功能。

10.一种用于安全控制工业机器人的方法，所述工业机器人具有：关节，所述关节连接机械臂的两个机械臂部分，并且配备有齿轮或类似传动装置，用于将力或力矩从一个机械臂部分传送到另一个机械臂部分；第一位置传感器，所述第一位置传感器用于感测所述齿轮的输入侧或输出侧上的位置；第二位置传感器，所述第二位置传感器用于感测所述齿轮的所述输入侧或输出侧上的位置；控制单元，所述控制单元用于实施实体机械臂的软件模型，包括运动学和动力学计算；用户接口装置，所述用户接口装置包括用于对所述机器人进行编程的装置，所述用户接口装置设置在所述机器人的外部，作为所述机器人的一体部件或者作为以上二者的组合；以及存储装置，所述存储装置与所述用户接口装置和所述控制单元协作，用于存储与所述机器人的移动和其他操作相关的信息；

其特征在于，所述方法使用所述控制单元处理来自所述两个传感器的信息，以实现一个或多个安全功能，诸如，确定所述关节是否超出预定范围。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述控制单元处理来自所述两个传感器的信息，以实现下列安全功能中的一个或多个，诸如1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个或19个：

·限制关节位置安全功能，其中所述第二位置传感器直接监控机器人关节的角度，并且检测所述角度是否在预定义角度范围之外，而所述第一位置传感器基于完整旋转的次数和齿轮齿数比来计算对应的输出侧位置；

·限制关节速度安全功能，其中所述机器人关节的速度由位置的变化速率确定；

·限制关节力矩安全功能，其中所述机器人关节的位置和速度结合所述机械臂中的质量分布以及摩擦的模型被用来计算在所述机器人关节中施加的预期力矩；

·限制工具速度安全功能，其中基于来自所述位置传感器的输出来计算所述工具的速度；

·限制工具力安全功能，其中在所述限制关节力矩安全功能中计算的预期力矩被投射到笛卡尔空间中，以获得限制力的功能；

·限制动量安全功能，其中通过使用所述机械臂中的质量分布和有效载荷的模型，所述机器人关节的位置和速度能用于计算和限制任何给定时间点的所述机器人的动量和有效载荷；

·限制功率安全功能，其中根据所述力矩乘以每个关节的速度来计算的机械功被限于某一值；

·紧急停止安全功能，其中当启动紧急停止时，采用冗余速度测量来检查所述机器人是否确实在减速，借此所述机器人以故障安全方式主动地减速并处于程序轨线内；

·保护停止安全功能，其中当保护输入启用时，速度估计被用于控制所述机器人的减速；

·限制功率安全功能，其中所述机器人关节的位置和速度连同所述机械臂的运动学和动力学模型持续地监控输入到所述机械臂中的总功率是否保持在某一界限内；

·机器人移动数字输出安全功能，其中所述两个传感器各自检测所述机器人关节是否在移动，并且相应地设置输出；

·机器人未停止数字输出安全功能，其中所述两个传感器各自检测所述机器人是否没有主动制动或停止；

·模式区减小安全功能，其中所述两个传感器用来监控所述机器人是否处于其工作空间中，并且相应地更改安全参数；

·限制工具位置安全功能，其中所述两个传感器与机器人运动学的软件模型结合使用，以计算机械臂端部执行器的位置，并且确保所述位置在用户定义的一些界限内；以及

·限制工具取向安全功能，其中所述两个传感器与机器人运动学的软件模型结合使用，以计算所述机械臂端部执行器的取向，并且确保所述取向在指定的一些角度界限内。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述机械臂被配置成握持机器人工具。

13.根据权利要求10到12中任一项所述的方法，其中所述第一位置传感器感测角位置或线性位置。

14.根据权利要求10到13中任一项所述的方法，其中所述第二位置传感器感测角位置或线性位置。

15.根据权利要求10到14中任一项所述的方法，其中所述第一位置传感器感测所述齿轮的所述输入侧上的位置。

16.根据权利要求10到15中任一项所述的方法，其中所述第二位置传感器感测所述齿轮的所述输出侧上的位置。

17.根据权利要求10到16中任一项所述的方法，其中所述控制单元使用来自所述两个传感器的信息，以实现至少下列安全功能：

·限制关节位置安全功能；

·限制关节速度安全功能；以及

·限制关节力矩安全功能。

18.根据权利要求10到17中任一项所述的方法，其中所述控制单元使用来自所述两个传感器的信息，以实现下列安全功能：

·限制关节位置安全功能；

·限制关节速度安全功能；

·限制关节力矩安全功能；

·限制工具位姿安全功能；

·限制工具速度安全功能；以及

·限制工具力安全功能。