CN109079793A - 工业机器人安全保护装置及其工作方法、工业机器人及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种工业机器人安全保护装置及其工作方法、工业机器人及其工作方法，该电路包括主控电路、安全模块电路、动力电开关和断电检测电路，主控电路用于获取到外部危险信号时向动力电开关发送第一开关控制信号并向安全模块电路发送反馈信号；断电检测电路用于获取机器人驱动电路的供电信号并将供电信号发送至安全模块电路；安全模块电路用于在主控电路向动力电开关发送第一开关控制信号后，若根据供电信号和反馈信号判断机器人驱动电路未在第一预设时间内断电，则向动力电开关发送第二开关控制信号；动力电开关用于根据第一开关控制信号或第二开关控制信号断开机器人驱动电路的电源。本发明可提高机器人工作过程的安全性及可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及工业机器人安全技术领域，具体的，涉及一种工业机器人安全保护装置，以及该工业机器人安全保护装置的工作方法；还涉及一种工业机器人，以及该工业机器人的工作方法。
背景技术
随着工业自动化的不断推进，大多生产线已经实现了自动化，各式的工业机器人被运用到不同的生产线上，从而节省了大量人力、财力，也提高了工作效率。工业机器人的安全工作成为研发设计中的重中之重，在机器人工作过程出现的危险情况也不尽相同，当出现危险情况时，需要安全模块电路紧急停止机器人，保证机器人的安全性。
目前现有的安全模块技术主要是检测危险信号，判断危险信号是否被处理，若危险信号在规定时间内不被处理，则安全模块动作；若危险信号已经被处理，则安全模块不动作；这种处理方式不对处理结果进行判断，容易出现危险信号未被处理，但由于控制系统故障，安全模块接收到已处理的误信号，造成安全功能失效的不良结果。另外，当控制系统中枢（一般称为主控制器单元）出现故障造成机器人失控，但此时没有危险信号发出，现有的安全模块技术也无法进行有效保护。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种提高机器人工作过程的安全性及可靠性的工业机器人安全保护装置。
本发明的第二目的是提供一种提高机器人工作过程的安全性及可靠性的工业机器人安全保护装置的工作方法。
本发明的第三目的是提供一种提高机器人工作过程的安全性及可靠性的工业机器人。
本发明的第四目的是提供一种提高机器人工作过程的安全性及可靠性的工业机器人的工作方法。
为了实现上述主要目的，本发明提供的工业机器人安全保护装置包括主控电路、安全模块电路、动力电开关和断电检测电路，主控电路分别与安全模块电路和动力电开关电连接，安全模块电路分别与动力电开关和断电检测电路电连接;主控电路用于获取到外部危险信号时向动力电开关发送第一开关控制信号并向安全模块电路发送反馈信号；断电检测电路用于获取机器人驱动电路的供电信号并将供电信号发送至安全模块电路；安全模块电路用于在主控电路向动力电开关发送第一开关控制信号后，若根据供电信号和反馈信号判断机器人驱动电路未在第一预设时间内断电，则向动力电开关发送第二开关控制信号；动力电开关用于根据第一开关控制信号或第二开关控制信号断开机器人驱动电路的电源。
由上述方案可见，本发明的工业机器人安全保护装置通过设置断电检测电路，对主控电路处理外部危险信号的进行检测反馈。主控制器获取到外部危险信号时向动力电开关发送断开动力电开关的第一开关控制信号，断电检测电路获取机器人驱动电路的供电信号，安全模块电路确认是否断电，若未能在规定时间断开，则安全模块电路切断动力电开关，进行双重保护，从而提高机器人工作过程的安全性及可靠性。
进一步的方案中，安全模块电路还用于在获取到与主控电路断开通信的通信故障信号时向动力电开关发送第二开关控制信号。
由此可见，为了防止主控电路出现故障，未能对外部危险信号进行处理，安全模块电路在获取到与主控电路断开通信的通信故障信号，则认为主控电路出现故障并向动力电开关发送第二开关控制信号，断开机器人驱动电路的电源，从而保障工业机器人的安全。
进一步的方案中，断电检测电路包括电流检测电路或电压检测电路。
由此可见，断电检测电路可以利用多种检测电路进行机器人驱动电路的供电检测，可根据需要选择电流检测电路或电压检测电路等检测电路进行设置。
进一步的方案中，动力电开关包括继电器或断路器。
由此可见，动力电开关可选择继电器或断路器等开关器件，便于提高控制的灵敏度。
进一步的方案中，工业机器人安全保护装置还包括报警电路，报警电路与安全模块电路电连接。
由此可见，通过设置报警电路，可对工业机器人安全保护装置的检测结果进行报警，以便用户获知。
为了实现上述第二目的，本发明提供的工业机器人安全保护装置的工作方法包括：主控电路获取到外部危险信号时向动力电开关发送第一开关控制信号并向安全模块电路发送反馈信号；断电检测电路获取机器人驱动电路的供电信号并将供电信号发送至安全模块电路；安全模块电路在主控电路向动力电开关发送第一开关控制信号后，若根据供电信号和反馈信号判断机器人驱动电路未在第一预设时间内断电，则向动力电开关发送第二开关控制信号；动力电开关根据第一开关控制信号或第二开关控制信号断开机器人驱动电路的电源。
由上述方案可见，本发明工业机器人安全保护装置的工作方法通过断电检测电路对主控电路处理外部危险信号的进行检测反馈。主控制器获取到外部危险信号时向动力电开关发送断开动力电开关的第一开关控制信号，断电检测电路获取机器人驱动电路的供电信号，安全模块电路确认机器人驱动电路是否断电，若未能在规定时间断开，则安全模块电路切断动力电开关，进行双重保护，从而提高机器人工作过程的安全性及可靠性。
进一步的方案中，工业机器人安全保护装置的工作方法还包括：安全模块电路在获取到与主控电路断开通信的通信故障信号时，向动力电开关发送第二开关控制信号。
由此可见，为了防止主控电路出现故障，未能对外部危险信号进行处理，安全模块电路在获取到与主控电路断开通信的通信故障信号，则认为主控电路出现故障并向动力电开关发送第二开关控制信号，断开机器人驱动电路的电源，从而保障工业机器人的安全。
进一步的方案中，工业机器人安全保护装置还包括报警电路，报警电路与安全模块电路电连接；工业机器人安全保护装置的工作方法还包括：安全模块电路在向动力电开关发送第二开关控制信号后，若根据供电信号判断机器人驱动电路未在第二预设时间内断电，则向报警电路发送报警信号。
由此可见，为了进一步确认动力电开关是否出现异常，在安全模块电路在向动力电开关发送第二开关控制信号后，安全模块电路确认机器人驱动电路是否断电，若未能在规定时间断开，则安全模块电路向报警电路发送报警信号，以便用户获知并及时作出反应。
为了实现上述第三目的，本发明提供的工业机器人包括工业机器人安全保护装置，工业机器人安全保护装置应用上述述的工业机器人安全保护装置。
为了实现上述第四目的，本发明提供的工业机器人的工作方法，工业机器人包括工业机器人安全保护装置，工业机器人安全保护装置应用上述的工业机器人安全保护装置的工作方法。
附图说明
图1是本发明工业机器人实施例的电路结构框图。
图2是本发明工业机器人安全保护装置的工作方法实施例的流程图。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
如图1所示，本发明的工业机器人包括工业机器人安全保护装置10、机器人驱动电路6和电源7。电源7向工业机器人安全保护装置10和机器人驱动电路6提供电源，工业机器人安全保护装置10控制机器人驱动电路6与电源7之间的通路。
工业机器人安全保护装置10包括主控电路1、安全模块电路2、动力电开关3、断电检测电路4和报警电路5，主控电路1分别与安全模块电路2和动力电开关3电连接，安全模块电路2分别与动力电开关3、断电检测电路4和报警电路5电连接。其中，主控电路1和安全模块电路2分别为具有运算能力的单片机。优选的，动力电开关3包括继电器或断路器，断电检测电路4包括电流检测电路或电压检测电路，其中，继电器、断路器、电流检测电路和电压检测电路均采用现有已知的器件和电路，在此不再赘述。报警电路5可包括蜂鸣器电路、LED灯等可以发出声音、光线的器件。
下面结合工业机器人安全保护装置10的工作方法进行更详细的描述。
参见图2，工业机器人安全保护装置10在工作时，首先执行步骤S1, 主控电路1获取到外部危险信号时向动力电开关3发送第一开关控制信号并向安全模块电路2发送反馈信号。外部危险信号是由外部设备或外部电路发送，机器人工作过程出现异常情况需要紧急停止的危险信号种类不尽相同，外部危险信号可包括机器故障信号、急停信号等需要停止工业机器人的危险信号。主控电路1获取到外部危险信号时并且确定需要切断机器人驱动电路6的电源时，则向动力电开关3发送第一开关控制信号，控制动力电开关3切断机器人驱动电路6的电源。在获取到外部危险信号的同时，主控电路1还向安全模块电路2发送反馈信号，以便安全模块电路2获知主控电路1接收到外部危险信号。
主控电路1向动力电开关3发送第一开关控制信号后，执行步骤S2，断电检测电路4获取机器人驱动电路6的供电信号并将供电信号发送至安全模块电路2。断电检测电路4可检测机器人驱动电路6的供电信号，用以判断机器人驱动电路6是否处于供电工作状态。供电信号可根据断电检测电路4的类型确定，例如，断电检测电路4采用电流检测电路时，可获取机器人驱动电路6的电流信号作为供电信号；断电检测电路4采用电压检测电路时，可获取机器人驱动电路6的电压信号作为供电信号。
安全模块电路2获得供电信号后，执行步骤S3，根据供电信号和反馈信号判断机器人驱动电路6是否未在第一预设时间内断电。安全模块电路2获取到主控电路1发送的反馈信号时，则认为主控电路1已经对外部危险信号开始处理，因此，安全模块电路2以获取到主控电路1发送的反馈信号的时刻为起点，判断在第一预设时间内获取到断电检测电路4发送的供电信号是否仍然处于高电平状态。在第一预设时间内供电信号处于高电平状态，则认为机器人驱动电路6未在第一预设时间内断电，否则，则认为机器人驱动电路6在第一预设时间内断电。第一预设时间可根据主控电路1实际控制机器人驱动电路6断电所需的时间设定，例如，主控电路1从获取外部危险信号到将机器人驱动电路6断电需要的时长为0.5秒，则将第一预设时间设为0.5秒。
当安全模块电路2根据供电信号和反馈信号判断机器人驱动电路6在第一预设时间内断电时，则安全模块电路2不执行操作。当安全模块电路2根据供电信号和反馈信号判断机器人驱动电路6未在第一预设时间内断电时，执行步骤S4，安全模块电路2向动力电开关3发送第二开关控制信号。机器人驱动电路6未在第一预设时间内断电，安全模块电路2则认为主控电路1发送的第一开关控制信号失效，无法切断机器人驱动电路6的电源，因此，需要安全模块电路2向动力电开关3发送第二开关控制信号对向动力电开关3进行控制，切断机器人驱动电路6的电源。其中，第一开关控制信号的失效可能是由于线路的接触不良、断路或者动力电开关3出现故障所导致。
为了进一步确认动力电开关3或安全模块电路2是否出现故障，安全模块电路2向动力电开关3发送第二开关控制信号后，执行步骤S5，根据供电信号判断机器人驱动电路是否未在第二预设时间内断电。安全模块电路2以向动力电开关3发送第二开关控制信号的时刻为起点，判断在第二预设时间内获取到断电检测电路4发送的供电信号是否仍然处于高电平状态。在第二预设时间内供电信号处于高电平状态，则认为机器人驱动电路6未在第二预设时间内断电，否则，则认为机器人驱动电路6在第二预设时间内断电。第二预设时间可根据安全模块电路2实际控制机器人驱动电路6断电所需的时间设定，例如，安全模块电路2从发出第二开关控制信号直至将机器人驱动电路6断电需要的时长为0.3秒，则将第一预设时间设为0.3秒。
当安全模块电路2根据供电信号判断机器人驱动电路6在第二预设时间内断电时，则安全模块电路2不执行操作。当安全模块电路2根据供电信号判断机器人驱动电路6未在第二预设时间内断电时，执行步骤S6，安全模块电路2向报警电路5发送报警信号。机器人驱动电路6未在第二预设时间内断电时，安全模块电路2确认动力电开关3出现故障，或者安全模块电路2与动力电开关3之间的通路出现故障。因此，需要进行报警操作，以便用户获知工业机器人安全保护装置10的工作状态，以便作出相应的措施。
此外，工业机器人安全保护装置10在工作时，为了确保主控电路1处于正常工作状态，保障工业机器人安全保护装置10可有效的切断机器人驱动电路6与电源7的连接，主控电路1与安全模块电路2建立通信连接。当安全模块电路2在获取到与主控电路1断开通信的通信故障信号时，向动力电开关3发送第二开关控制信号。安全模块电路2获取到通信故障信号时，则认为主控电路1出现故障，为了避免由于主控电路1的故障造成工业机器人的损坏，安全模块电路2向动力电开关3发送第二开关控制信号，切断机器人驱动电路6与电源7的连接，从而保障工业机器人的安全。
由上述可知，本发明的工业机器人安全保护装置通过设置断电检测电路，对主控电路处理外部危险信号的进行检测反馈。主控制器获取到外部危险信号时向动力电开关发送断开动力电开关的第一开关控制信号，断电检测电路获取机器人驱动电路的供电信号，安全模块电路确认是否断电，若未能在规定时间断开，则安全模块电路切断动力电开关，进行双重保护，从而提高机器人工作过程的安全性及可靠性。
需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例，但发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明做出的非实质性修改，也均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种工业机器人安全保护装置，其特征在于，包括
主控电路、安全模块电路、动力电开关和断电检测电路，所述主控电路分别与所述安全模块电路和所述动力电开关电连接，所述安全模块电路分别与所述动力电开关和所述断电检测电路电连接；
所述主控电路用于获取到外部危险信号时向所述动力电开关发送第一开关控制信号并向所述安全模块电路发送反馈信号；
所述断电检测电路用于获取机器人驱动电路的供电信号并将所述供电信号发送至所述安全模块电路；
所述安全模块电路用于在所述主控电路向所述动力电开关发送第一开关控制信号后，若根据所述供电信号和所述反馈信号判断所述机器人驱动电路未在第一预设时间内断电，则向所述动力电开关发送第二开关控制信号；
所述动力电开关用于根据所述第一开关控制信号或所述第二开关控制信号断开所述机器人驱动电路的电源。
2.根据权利要求1所述的工业机器人安全保护装置，其特征在于，
所述安全模块电路还用于在获取到与所述主控电路断开通信的通信故障信号时，向所述动力电开关发送所述第二开关控制信号。
3.根据权利要求1或2所述的工业机器人安全保护装置，其特征在于，
所述断电检测电路包括电流检测电路或电压检测电路。
4.根据权利要求1或2所述的工业机器人安全保护装置，其特征在于，
所述动力电开关包括继电器或断路器。
5.根据权利要求1或2所述的工业机器人安全保护装置，其特征在于，
所述工业机器人安全保护装置还包括报警电路，所述报警电路与所述安全模块电路电连接。
6.一种工业机器人安全保护装置的工作方法，其特征在于，所述工业机器人安全保护装置包括主控电路、安全模块电路、动力电开关和断电检测电路，所述主控电路分别与所述安全模块电路和所述动力电开关电连接，所述安全模块电路分别与所述动力电开关和所述断电检测电路电连接；
所述方法包括：
所述主控电路获取到外部危险信号时向所述动力电开关发送第一开关控制信号并向所述安全模块电路发送反馈信号；
所述断电检测电路获取机器人驱动电路的供电信号并将所述供电信号发送至所述安全模块电路；
所述安全模块电路在所述主控电路向所述动力电开关发送第一开关控制信号后，若根据所述供电信号和所述反馈信号判断所述机器人驱动电路未在第一预设时间内断电，则向所述动力电开关发送第二开关控制信号；
所述动力电开关根据所述第一开关控制信号或所述第二开关控制信号断开所述机器人驱动电路的电源。
7.根据权利要求6所述的工业机器人安全保护装置的工作方法，其特征在于，
所述方法还包括：
所述安全模块电路在获取到与所述主控电路断开通信的通信故障信号时，向所述动力电开关发送所述第二开关控制信号。
8.根据权利要求6或7所述的工业机器人安全保护装置的工作方法，其特征在于，所述工业机器人安全保护装置还包括报警电路，所述报警电路与所述安全模块电路电连接；
所述方法还包括：
所述安全模块电路在向所述动力电开关发送第二开关控制信号后，若根据所述供电信号判断所述机器人驱动电路未在第二预设时间内断电，则向所述报警电路发送报警信号。
9.一种工业机器人，其特征在于，包括工业机器人安全保护装置，所述工业机器人安全保护装置应用权利要求1至5的任一项所述的工业机器人安全保护装置。
10.一种工业机器人的工作方法，其特征在于，所述工业机器人包括工业机器人安全保护装置，所述工业机器人安全保护装置应用权利要求6至8的任一项所述的工业机器人安全保护装置的工作方法。
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