CN106470806A - 用于操纵仪器的保护方法和保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于借助于在以介质填充的保护罩中的压力传感器来保护在位置固定的或者独立自主地运动的操纵仪器如制造机器人、运输机器人、检查机器人或者服务机器人及其机械手之前的人员和位置固定的或者独立自主地运动的障碍物以防到所述操纵仪器及其机械手的工作区域中发生碰撞的方法和装置，以如下的方式，即所述介质不从外部输入给每个保护元件（1），而是所述保护元件相应在所述保护元件的内部除了压力传感器（4）之外还具有压力提高装置（7），其抽吸所述介质、优选地周围环境空气并且在所述保护元件的内部产生由控制仪器（8）能够调整的压力。

Description

用于操纵仪器的保护方法和保护装置

技术领域

本发明涉及用于借助于具有处于内部的压力传感器和装入的压力提高和压力保持装置的保护罩来保护在位置固定的或者独立自主地运动的操纵仪器如制造机器人、运输机器人、检查机器人或者服务机器人及其机械手之前的人员和位置固定的或者独立自主地运动的障碍物以防到所述操纵仪器及其机械手的工作区域中发生碰撞。

背景技术

由DE 10 2007 062 245 A1已知一种碰撞检测装置，其以由柔性的材料制成的介质存储器来包围所述操纵仪器的能够运动的元件。所述介质存储器装备有压力传感器，所述压力传感器示出在碰撞时的压力提高并且能够用于触发保护线路。

由EP 1 810 795 A1已知一种安全装置，在其中弹性的、密封的气体填充的保护罩来包围机器人的机械手，所述机械手装备有一个或多个压力传感器，所述压力传感器能够与参考传感器共同作用地用于触发保护线路。

由DE 10 2006 044 071 B4已知机器人保护机构，在其中同样地，弹性的保护罩来包围所述机械手以用于缓冲撞击并且所述保护罩在碰撞情况中的压力改变借助于压力传感器来探测。

对于所有这些解决方案而言共同的是，它们为了以气体或流体填充所述保护罩而需要用于输入的外部的源，这使得尤其在大量的罩的情况下要求消耗的并且限制所述机械手的可运动性的软管连接。由此，各个的保护罩的能够操纵的数量受到限制并且所述保护罩在独立自主地运动的机器人方面的应用受到局限。

由于在碰撞时的压力提高在具有小的体积的保护罩中呈现得比在大体积的保护罩的情况下明显，由此介质在所述保护罩中的理想的初始压力（Vorlagedruckes）的高度也取决于所述保护罩的大小。

因此，已表明为有利的是，代替少的大体积的保护罩而设置有大量的小的保护元件。这也还具有另一优点，即所述保护元件的造型能够匹配所述机器人表面及其机械手的形状。同样地，尤其对于独立自主的机器人，以防所述独立自主的机器人的格外受碰撞危险的区域的保护能够较好地得到实现。

所述保护罩的大小、所述保护罩的形状和在所述保护罩的内部存在的（anstehende）压力也界定所述保护罩的形状稳定性。

同样，由于所述保护元件的形状对所述介质在所述保护罩中的理想的进给压力的高度有显著的影响，故仅仅当对于所述保护元件的形状和大小而言理想的压力能够配属于每个保护元件时，那么才能够使所述保护罩分解成较小的保护元件变得实用。

附图说明

本发明按照实施例根据接下来的附图来进一步解释，其中，

图1描述具有基础壳而没有泡沫材料填充物的保护元件；

图2描述以泡沫材料填充物来直接地装配的保护元件横截面；

图3描述以泡沫材料填充物和所述传感器及压力提高装置的侧向的布置来直接地装配的保护元件横截面；

图4描述以泡沫材料填充物和所述传感器及压力提高装置的侧向的共同的布置来直接地装配的保护元件横截面。

具体实施方式

根据本发明，所述任务如在图1中以横截面示出的那样通过以下方式得到解决，即所述介质不从外部输入给每个保护元件1，而是所述保护元件在其内部除了至少一个压力传感器4之外还具有压力提高装置7，其抽吸所述介质、优选地周围环境空气并且在所述保护元件的内部产生由控制仪器8能够调整的压力。

所述保护元件1的装置的优选的根据本发明的实施方案如在图1中示出的那样典型地由由合成材料12制成的基础壳、借助于间距件2保持放空的空气进入和线缆穿过通道13、所述压力提高装置7、具有或者没有参考传感器6的至少一个压力传感器4和所述保护元件的弹性的包封11构成。

在所述保护元件1的装置的另一优选的根据本发明的实施方案中，如在图1中示出的那样，例如压电的压力提高装置7、至少一个（einmal）存在的处于内部的压力传感器4和可选地至少一个存在的处于外部的压力传感器6装配在构造为电路板的载体板3上，所述载体板3粘入到所述基础壳中。

处于内部的压力提高装置7还为一定的保护件，以防所述保护元件1的弹性的保护罩11的损伤、也就是说通过以下方式，即使得所述弹性的保护罩的小的损伤或不密封性自动地得到平衡。

压力提高泵的和所述压力传感器的能量供应线缆和数据线路5于在基础板下方的凹槽13中通过聚集通道引导到控制机构8。

这种集成的压力提高装置7的能量供应优选地借助于电能进行，所述电能通过布置在所述保护元件1之外的控制装置8在需要时被输入。

所述控制装置8能够实施为模拟的控制器或者还实施为数字的控制器。所述控制装置8能够根据适宜性来单个地或者成组地联合地操控所述压力提高装置7。同样，各保护元件的操控算法的单独的组合是可行的。

根据本发明的具有处于内部的压力提高装置7的保护元件1的构造能够通过所述控制装置8根据预设的压力提高曲线来控制或者还通过脉冲的压力提高来控制。

所述压力提高装置7优选地实施为压电的泵。

如在图2中示出的那样，在另一优选的实施方案中，所述保护元件1的内部填充物9为了较好的形状稳定性和缓冲作用而补充有开孔的泡沫材料填充物9，这在碰撞的情况下获得所述保护元件1的固有的弹性。

所述保护元件1的装置的另一实施变型方案在于，所述泡沫材料填充物9以由硬化的液态合成材料制成的外包封11来气密地包封并且这种包封通过涂刷（Anstrich）、喷洒或者以浸渍方法被施加。在上述段落中描述的、实施为电路板的载体板3连同压电的压力提高装置7、处于内部的压力传感器4和可选地处于外部的压力传感器6后来被粘入到所述外包封11中。

这种气密的外包封11能够由具有不同的、匹配所相应的应用的特性的弹性的材料实施而成、如例如耐高温地、耐火地、抗细菌地进行涂层或者还以不同的颜色来涂层以用于区分、警示或者设计目的。所述外包封11的覆层厚度是可变的并且典型地在20微米和2毫米之间。

在另一优选的实施变型方案中，部件保护罩11和泡沫材料填充物9由如下的材料制成，所述材料在气体可透的内部结构的情况下在制造中形成气密的外皮、如例如海绵橡胶或者整体式泡沫材料（Integralschaumstoff）。

所述保护元件1的装置的另一优选的实施方案在于，匹配所述机器人的或者机械手10的待保护的表面的造型得到应用。这种实施方案能够针对相应的表面例如作为平面的或者略微弯曲的扁平垫、作为用于内衬柱状的或者锥形的管件和圆的机械手元件的半壳来使用。所述保护元件的固定通过在由合成材料制成的基础壳处进行粘上、磁的固定或者用于固定螺纹紧固件的固定搭板来进行。

所述保护元件1的实施方案也能够如在图3和4中以横截面示出的那样地进行。在此，处于内部的压力传感器4、处于外部的压力传感器6和所述压力提高装置7侧向地布置在所述保护元件处。这能够在所述保护元件1的任意的侧处分开地或者如图4在横截面中示出的那样在共同的、优选地实施为电路板的基板上进行。

所述保护元件1的装置的另一优选的实施方案在于，所述装置作为用于切换过程的球形或蘑菇形的按键、如典型地急停按键或者以细长的板条形状用于在挤压板条（Quetschleisten）中的安全线路来使用。

所述装置及其实施变型方案在形状和大小方面的组合可行性允许，在碰撞危险的情况下的不同的应对措施的控制通过相应地编程所述控制机构8来实现。在此，特别想到紧急断路、通过压力梯度的靠近控制、通过电容的接近传感器与根据本发明的作为接触传感器的保护元件组合的靠近控制、优选地通过以下方式，即使得所涉及的保护元件在靠近时较强地鼓起并且由此增强保护作用。

在此以相同的方式还想到，使得利用根据本发明的作为接触传感器的保护元件对所述机械手10的待保护的表面的控制与3维空间成像的数字的相机的组合。这特别用于大约1至3厘米的、机械手的最后的靠近距离的保险（Absicherung），3维成像的数字的相机不或者差地探测所述靠近距离并且所述靠近距离因此必须由所述机械手以缓慢速度（Kriechgang）来经过（zurückgelegt）。

Claims (19)

1.用于借助于具有一个或多个处于内部的压力传感器的保护罩来保护在位置固定的或者独立自主地运动的操纵仪器如制造机器人、运输机器人、检查机器人或者服务机器人及其机械手之前的人员和位置固定的或者独立自主地运动的障碍物以防到所述操纵仪器及其机械手的工作区域中发生碰撞的方法，其特征在于，介质不在压力下从外部输入给每个单个的保护元件（1），而是在所述保护元件的内部产生过压并且除了一个或多个压力传感器（4）之外还具有处于内部的压力提高装置（7）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述介质优选地是周围环境空气并且通过抽吸通道被抽吸，以及所述介质在由控制仪器（8）能够调整的压力下在所述保护元件的内部被产生。

3.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于，这种集成的压力提高装置（7）的能量供应借助于电能进行，所述电能通过布置在所述保护元件（1）之外的控制装置（8）在需要时被输入。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制装置（8）实施为模拟的控制器。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制装置（8）实施为数字的控制器。

6.根据权利要求4至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制装置（8）单个地或者成组地联合地操控所述压力提高装置（7）。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述压力提高装置（7）通过所述控制装置（8）根据预设的压力提高曲线地、还脉冲地被控制。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述压力提高装置（7）通过各保护元件的操控算法的单独的组合进行控制。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，与电容的接近传感器组合地，仅仅所涉及的保护元件在碰撞危险时较强地鼓起并且由此增强保护作用。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，与数字地三维地探测碰撞物体的表面形状或者人员组合地，仅仅所相应涉及的保护元件在碰撞危险时较强地鼓起并且由此增强保护作用。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，与数字地三维地探测碰撞物体的表面形状或者人员组合地，所述控制装置（8）如下地控制所述机器人的和/或所述机械手的运动，使得所述机器人的和/或所述机械手的靠近速度被减少到可靠的程度上。

12.用于借助于具有处于内部的压力传感器的保护罩来保护在位置固定的或者独立自主地运动的操纵仪器如制造机器人、运输机器人、检查机器人或者服务机器人及其机械手之前的人员和位置固定的或者独立自主地运动的障碍物以防到所述操纵仪器及其机械手的工作区域中发生碰撞的装置，其特征在于，介质不在压力下从外部输入给每个单个的保护元件（1），而是在所述保护元件的内部产生过压并且除了至少一个压力传感器（4）之外还具有处于内部的压力提高装置（7）。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述保护元件（1）的内部填充物（9）由开孔的泡沫材料制成。

14.根据权利要求12或13中任一项所述的装置，其特征在于，空气进入和线缆穿过通道（13）借助于间距件（2）保持放空。

15.根据权利要求12或13中任一项所述的装置，其特征在于，所述压力提高装置（7）、所述处于内部的压力传感器（4）和可选地处于外部的压力传感器（6）装配在构造为共同的电路板的载体板（3）上。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述泡沫材料填充物（9）以由硬化的液态合成材料制成的外包封（11）来气密地包封并且这种包封涂刷地、喷洒地或者以浸渍方法被施加。

17.根据权利要求12至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述泡沫材料填充物（9）由如下的材料制成，所述材料在气体可透的内部结构的情况下形成气密的外皮。

18.根据权利要求16或17所述的装置，其特征在于，气密的所述外包封（11）由耐高温的或抗细菌的涂层构成。

19.根据权利要求12至18中任一项所述的装置，其特征在于，其以球形的、蘑菇形的或者以细长的构造来用作用于切换过程的按键。