CN112091965A - 用于抓具系统的碰撞识别装置以及用于识别碰撞的方法 - Google Patents
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Abstract
用于抓具系统的碰撞识别装置以及用于识别碰撞的方法。一种用于操纵机构的抓具系统的碰撞识别装置,用于识别所述操纵机构以及尤其抓具系统与物体之间的碰撞,其中所述碰撞识别装置具有至少一个传感器和至少一个安全机构。按照本发明,所述安全机构适合用于并且被设置成用所述法兰板来闭锁所述碰撞识别装置并且/或者对所述抓具系统的法兰板进行缓冲,其中在所述抓钳与物体接触时所产生的力及力矩变化能够通过所述法兰板来传递给所述安全机构并且通过所述至少一个传感器能够从所述法兰板的对力及力矩变化来说允许的位移变化中识别出超过情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于操纵机构的抓具系统并且尤其用在协作的机器人技术及机器应用方案中的碰撞识别装置以及一种用于识别碰撞的方法。这样的装置和方法由现有技术已知。
背景技术
在此,由本申请人的内部现有技术已知,为了避免操纵机构和物体的碰撞并且尤其为了避免布置在操纵机构上的抓具系统或者由抓具系统抓住的抓取物与物体的碰撞而使用安全机构。这些机构在此保证,要么在操纵机构、抓具系统或者抓取物与物体之间存在取决于应用的足够大的间距(如在DIN EN ISO 13857所预先给定的那样),要么碰撞由于力或力矩的降低而没有在物体上产生损伤或者损坏(ISO/TS 15066)。
维持间距的安全机构在此比如是屏障、比如适当地竖立的护栏、但是也可以是安全的无接触地测量的保护系统。作为替代方案,也已知基于上面所提到的力及力矩降低的安全系统。但是,在此在实际应用中、尤其在搬运大而变化的载荷时,所述力及力矩监控系统明显地有缺点,因为所述操纵机构的移动速度相较于标称移动速度大为降低或者也只能十分昂贵地设计对于所述操纵机构用抓具、所谓的末端执行器来接纳的变化的载荷的监控。
除此以外,也出现以下问题,即:尤其在机器人技术中抓具系统及抓取物与其他物体的不受欢迎的接触(碰撞行程,碰击)比如可能由于机器人的错误编程而产生。在此,接触的危险可能从抓取物或者物体的损坏一直扩展到人员的致命损伤。
发明内容
因此,本发明的任务是,提供一种碰撞识别装置和一种用于识别碰撞的方法,通过所述方法没有限制所述操纵机构的功能并且所述方法适合用于防止碰撞的物体的损坏和损伤。该任务按照本发明通过独立权利要求的主题来解决。有利的实施方式和改进方案是从属权利要求的主题。
因此,本发明涉及一种用于操纵机构的抓具系统的碰撞识别装置,其用于识别操纵机构连同抓具系统与物体之间的碰撞,其中所述抓具系统具有至少两个抓钳,所述抓钳能够为了进行打开和关闭而相对于彼此运动并且所述抓钳布置在法兰板上,其中所述碰撞识别装置具有至少一个传感器和至少一个用于探测碰撞的安全机构。
按照本发明,所述安全机构适合用于并且被设置成闭锁所述碰撞识别装置连同被安装在法兰板上的抓具系统并且/或者对其进行缓冲,其中在抓钳与物体接触时所产生的力及力矩变化能够通过法兰板来传递给安全机构并且通过所述至少一个传感器能够从所述法兰板的对力及力矩变化来说允许的位移变化中识别出超过情况。
因此,优选所述法兰板的位置通过在碰撞时所引起的力和/或力矩的变化而变化。所述法兰板的位移变化在此优选通过法兰板接近碰撞识别装置的壳体和/或法兰板离开碰撞识别装置的壳体这样的情况表现出来,其中这种距离变化优选通过所述传感器来识别或者探测。
所述物体优选是人、畜或物品,其只应该在对最大允许的极限值来说有益的程度上与抓具系统进行接触。对于有待由抓具系统抓住的物品来说,比如可能出现这种情况,即:所述物品处于和由所述操纵机构的控制单元预先给定的位置不同的位置中并且因此没有正确地被抓具系统抓住或者与所述抓具系统相碰撞,这可能导致所述抓具系统和/或物品的损坏。
如果存在所述操纵机构或者抓具系统与人相碰撞的危险,则在设计所述操纵机构时要注意到按照ISO/TS 15066的对人的最大允许的力及力矩作用或者不得超过这种力及力矩作用,因为否则存在在碰撞情况中操作人员、维护人员或者其他在操纵机构的周围环境中停留的人员受到损害的危险。
优选如此设计所述碰撞识别装置以及特别优选所述安全机构,使得其在抓具系统与物体接触时允许抓钳的运动。因此,通过所述安全机构的这种几何上所引起的柔性来防止物体的损坏和损伤。
在此,超过所述法兰板的允许的位置变化允许优选推断出抓具系统与物体之间的碰撞。这种允许的位置或位移变化在此能够优选在所述操纵机构的不同的工作区域内是不同的。如果超过允许的位移变化,则优选借助于与所述传感器和/或安全机构处于通信之中的控制机构来引起所述操纵机构的运动的停止。因此,能够及时停止所述操纵机构,以用于防止物体的损坏或者损伤,其中尤其也在停止之前通过碰撞元件的柔性来防止这些损坏或损伤。因此,通过按本发明的设计方案,通过双重的安全措施(停止和几何上的柔性)在碰撞时避免损坏及损伤。
优选这种设计方案取决于,在特定的区域中是可能存在与人的碰撞还是不可能存在与人的碰撞。如果所述操纵机构比如处于应该执行抓取活动并且抓住物体的区域中,那么这种允许的位移变化优选比在所述操纵机构比如与人相互影响或者由操作人员辅助操纵机构的活动的区域中高。这种较高的允许的位移变化在此是必要的,因为否则没有物体能够被操纵机构所抓住,因为在抓钳首次与物体接触时会引起所述操纵机构的停止。也优选的是在抓住物体之后进行碰撞识别,以用于防止由于抓取物与物体的碰撞而可能产生的损坏或损害。
因此,用本发明获得的优点尤其在于,在抓具和/或抓取物与物体碰撞的情况下通过所述至少一个传感器来进行可靠的碰撞识别,所述传感器优选是位移测量机构或者接近开关。
所述操纵机构优选是协作的机器人系统。“协作的机器人系统”在此是指(工业)机器人,其与人一起在工作间中进行作业并且没有通过保护装置与人分开。
根据所述碰撞识别装置的构造(元件的几何上所引起的柔性和反应速度),能够选择所述操纵机构的合适的移动速度。为此,也应该考虑到抓取物的几何形状并且按照来自ISO/TS 15066的要求来定尺寸。
特别在此优选在机器人的、布置有所述抓具的最后的轴与所述抓具系统(末端执行器)之间插入用于碰撞识别的机电元件,该机电元件能够可靠的识别与人、畜或物品(物体)的接触。
在一种优选的实施方式中,所述至少一个安全机构能够激活并且能够去除激活。特别优选所述至少一个安全机构在被监控的区域中能够激活并且在未被监控的区域中能够去除激活。优选在此所述几何上所引起的柔性尤其也在未被监控的区域中起作用。
为了运行所述碰撞识别装置,要将运用方案(应用方案)首先划分为被监控的区域和未被监控的区域。所述被监控的区域在此是安全的环境,在该安全的环境中想像不可能有碰撞并且在该安全的环境中比如由所述操纵机构执行抓具活动并且在该安全的环境中所述安全机构或者碰撞识别装置能够在被闭锁并且由此被去除激活的情况下工作。而所述未被监控的区域则是不安全的环境,在该不安全的环境中与人的碰撞是可能的并且能够想像并且因此是以下区域,在所述区域中必须识别碰撞并且所述安全机构或者碰撞识别装置在未被闭锁的情况下运行。
在所述未被监控的区域中,所述安全机构被去除激活并且因此优选处于被解锁的状态中并且尤其优选还仅仅执行缓冲功能。通过这种被解锁的状态,所述碰撞识破别装置对极小的位移变化所作出的反应优选比在被闭锁的状态中敏感得多,在所述被闭锁的状态中所述法兰板能够承受高得多的力及力矩。因此,优选所述操纵机构在未被监控的区域中在极小的位移变化时就已经被停止。
在一种优选的实施方式中,所述安全机构是缓冲元件和/或闭锁元件。因此,特别优选所述安全机构以及尤其所述缓冲元件能够是气囊或者弹簧,其优选同时也作为闭锁机构并且特别优选作为传力锁合的闭锁机构起作用。不仅在被激活的状态中,而且在通过安全机构还仅仅执行缓冲功能被去除激活的状态中,在作用到这个安全机构上的力作用时,所述气囊内部的气压或者所述弹力优选发生变化,这引起所述法兰板的位移变化,所述至少一个传感器以及特别优选所述安全的位移测量机构识别或者探测到所述位移变化。
优选也能够设置一个以上的闭锁元件并且特别优选所述碰撞识别装置或者安全机构具有两个闭锁元件,其中优选这些闭锁元件之一不履行额外的缓冲功能。
在另一种优选的实施方式中,所述闭锁元件是传力锁合的闭锁元件和/或形状锁合的闭锁元件。因此,特别优选所述碰撞识别装置具有传力锁合的闭锁元件和形状锁合的闭锁元件。所述传力锁合的闭锁元件优选是上面所提到的气囊、弹簧机构等等。不过,优选也能够设想通过比如磁闭锁件的传力锁合的闭锁机构。所述形状锁合的闭锁机构优选是具有操纵元件的开关,所述操纵元件啮合到所述碰撞识别装置的壳体的凹部中。
因此,所述气囊不仅能够承担缓冲功能而且能够承担闭锁功能。如果没有使用形状锁合的闭锁元件,那么所述气囊就优选用作传力锁合的闭锁元件。在所述气囊用作闭锁元件的情况中,所述气囊中的气压必须足够大,以用于最小地设计或者阻止所述法兰板的运动。
优选在此在未被监控的区域中所有存在的闭锁机构都处于被解锁的状态中。
在所述操纵机构运动到未被监控的环境中时,所述安全机构或者碰撞识别装置优选未被闭锁。这意味着,不仅(可选的)形状锁合的闭锁机构而且优选构造为气囊的传力锁合的闭锁机构都没有被激活。由此,优选所述法兰板-在该法兰板上安装了所述抓具-通过缓冲元件、像比如气囊或者起类似作用的缓冲器系统、比如机械弹簧在所有六个自由度的范围内能够有限地以自由地运动的方式得到缓冲。因此,在碰撞时,所述抓钳优选由于所述几何上的柔性而能够与法兰板一起轻微地回转并且如在附图中详细解释的那样尤其能够围绕着抓具系统的中心固定机构来回转。
在这种情况下通过所述传感器以及优选所述位移测量系统来可靠地识别物体与抓具或者抓取物的碰撞并且将其传送给操纵机构的控制机构,以用于进行立即的运动切断(安全停止1,SS1)。
所述位移测量系统在此优选由三个在碰撞识别装置的安装元件上分布的电容式传感器、如尤其电容器来组成,所述电容器特别优选相对于彼此以120°的角度来布置。优选所述位移测量系统在此具有至少两个、优选三个以及特别优选四个这样的电容式传感器,所述电容式传感器相对于彼此以相同的间距或者角度布置在环形轨道上。所述位移测量系统优选是双信道安全机构,其对性能等级e来说是足够的。所述性能等级(PL)是一个数值,该数值描述了控制机构的与安全相关的部件的、在能预测的条件下履行安全功能的能力。等级e在此表示每小时(PFHd)1/h带来危险的故障的≥10-8并且<10-7(0.000001%到0.00001%)的概率。
在所述抓具系统连同抓取物处于被监控的环境中并且可能执行抓取活动等的情况中,所述安全机构或者碰撞识别装置以传力锁合和/或形状锁合的方式被闭锁。由此,能够在抓钳上实现明显更高的横向力和横向力矩,而没有通过所述位移测量系统来招致触发。
优选所述碰撞识别装置拥有电接头或者气动接头,以用于进行传力锁合的和/或形状锁合的闭锁。在一种优选的实施方式中,所述闭锁元件是电的和/或机械的闭锁元件。所述电的闭锁元件优选是用电来操纵的开关等并且所述机械的闭锁元件是磁体等。
在另一种优选的实施方式中,所述碰撞识别装置的敏感性取决于机械的缓冲常数、像比如气压或者弹力和/或所述传感器的基于软件的信息、像比如对于来自位移测量系统的信息的处理。
在另一种有利的实施方式中,所述碰撞识别装置借助于安装元件布置在操纵机构以及尤其抓具系统的法兰板上。因此,所述碰撞识别装置优选是独立的结构单元并且能够通过机械的、电的和/或气动的接口布置在操纵机构上。这个结构单元在此优选由安装元件和安全机构连同所有传感器、闭锁元件及缓冲元件所组成。
因此,所述碰撞识别装置有利地容易地能够替换并且能够更换并且优选也能够容易地在既有的操纵机构上被加装。优选所述安装元件按照DIN EN ISO 9409来构成并且能够固定到任意的抓具系统的任意的操纵机构和接纳机构上。所述位移测量机构的传感器或者上面所提到的电容式传感器优选布置在安装元件上。
在另一种优选的实施方式中,所述操纵机构具有电的和/或流体的信号及能量线路,其至少从抓具延伸到法兰板。通过该信号及能量线路来确保在碰撞情况下传送力及力矩变化。
如上面详细描述的那样,用于保护抓具/抓取物的碰撞识别装置的基础是,在起初将运动空间划分为被监控的区域和未被监控的区域。如果要抓取不一样重的和不一样大的物品,那就应该以最为不利的情况为出发点来进行运动空间划分和碰撞识别装置的敏感性的协调。通常,这是指最大的和/或最重的抓取物,其中对于每个抓取物来说应该遵守ISO/TS 15066的标称的预先规定。
优选作为缓冲元件也能够设置摆动板。按照前面所描述的功能原理,抓具系统与物体的碰撞通过摆动板相对于传感器以及优选相对于接近开关的间距变化来探测并且开始所述操纵机构的紧急停止。由此停止所述操纵机构的运动并且防止按照ISO/TS 15066的危险的挤伤或者剪切。为了在不安全的环境里(未被监控的区域)在所计划的加速及制动过程中探测到摆动板相对于接近开关的、由于抓具/抓取物的惯性所引起的小的间距变化,优选磁闭锁件集成到所述摆动板中,所述磁闭锁件实现传力锁合的闭锁的、允许的最低尺度。
在不可能出现与人的碰撞的安全的工作环境(被监控的区域)中,所述摆动板能够优选传力锁合地通过气动缸来固定。为此必要的压力的接入优选通过被埋入在合适的安全线路中的气动阀来进行。
此外,本发明涉及一种用于对操纵机构、尤其是操纵机构的抓具系统与物体之间的碰撞进行识别的方法,其中在所述抓具系统的至少一个抓钳上产生的力和/或力矩通过法兰板-在该法兰板上布置有所述抓钳-由碰撞识别装置的安全机构来承受并且由此产生的位移变化通过至少一个传感器来识别并且在超过预先给定的数值时开始所述操纵机构的紧急停止。
所述安全机构在此优选是缓冲元件、比如气囊或者弹簧和/或传力锁合的闭锁元件。能够额外地有利地设置形状锁合的闭锁元件、像比如以电或者气动的方式来操纵的开关。在力作用到这个安全机构上时,所述气压或者弹力发生变化,这引起位移变化,所述位移变化通过位移测量机构来可靠识别或探测。
因此,在方法方面也提出一种碰撞识别装置,该碰撞识别装置通过传感器来探测安全机构的位移变化,这是抓具系统与物体、比如尤其人或者物品的碰撞的标志。
尤其在抓具/抓取物与物体碰撞时产生的力和力矩通过抓钳和法兰板来传导并且由所述安全机构、像比如气囊或弹簧组来承受。由此,由于所述碰撞识别装置的机械构造而产生位移变化,该位移变化由所述传感器来探测。所述位移变化现在根据应用特有的必要性和ISO/TS 15066的预先规定来适当地进行处理。如果所述处理识别出紧急停止情况,则将紧急停止信号发送给所述操纵机构的控制机构,所述控制机构实现所述操纵机构连同抓具并且可能也连同抓取物的可靠的停止。
附图说明
另外的优点和实施方式从附图中得出。其中:
图1示出了碰撞识别装置的按本发明的第一种实施方式的部分剖面的、在不安全的环境中的示意性的俯视图;
图2示出了碰撞识别装置的在图1中示出的按本发明的第一种实施方式的、在不安全的环境中的示意性的侧视图;
图3示出了碰撞识别装置的按本发明的第一种实施方式的、在安全的环境中的另一示意图;
图4示出了碰撞识别装置的按本发明的第一种实施方式的另一示意图;
图5示出了碰撞识别装置的按本发明的第二种实施方式的、在不安全的环境中的示意图;并且
图6示出了碰撞识别装置的按本发明的第二种实施方式的、在安全的环境中的另一示意图。
具体实施方式
图1示出了碰撞识别装置10的按本发明的第一种实施方式的部分剖面的、在不安全的环境中的示意性的俯视图。这个碰撞识别装置10在这里布置在未详细示出的操纵机构的抓具系统2上并且尤其具有传感器12和安全机构13。
所述安全机构13在此适合用于并且被设置成用法兰板6来闭锁所述碰撞识别装置10并且对这块法兰板6进行缓冲,其中在所述法兰板上如在图2-4中详细示出的那样布置有所述抓具系统2以及尤其所述抓钳5。尤其在此在这种实施方式中,所述安全机构13具有缓冲元件14和可选的形状锁合的闭锁机构18。
在这种实施方式中,所述缓冲元件14在此构造为气囊,该气囊尤其也能够作为用于将法兰板6闭锁的闭锁元件起作用。通过进口及出口阀15,在此能够将空气输送给缓冲元件14或者从其中排出。
此外,在图1上能够看出,所述形状锁合的闭锁元件18未被操纵并且因此尤其操纵元件19没有处于安装元件7的凹部20中。因此,在图1中示出了以下情况,在所述情况中所述操纵机构或者抓具系统2处于可能出现与人的碰撞的不安全的环境中。相应地,所述缓冲元件14也仅仅履行其缓冲作用并且不履行闭锁功能。所提到的安装元件7在此尤其用于将所述碰撞识别装置10固定在操纵机构的法兰板6上。
所述传感器12优选是位移测量机构,其在这种实施例中识别所述法兰板6的位移变化。箭头在此表示120°的角度并且由此在布置三个传感器的情况下表示另一个传感器的位置。如果设置了四个传感器,则这些传感器相应地相对于彼此以90°的角度来布置。
此外,附图标记8表示中心固定机构,在该中心固定机构上布置有所述法兰板6和所述抓钳5并且围绕着该中心固定机构所述法兰板和抓钳在未被闭锁的状态中由于几何上的柔性而能够一起在6个自由度中回转。
图2示出了所述碰撞识别装置10的在图1中示出的按本发明的第一种实施方式的、在不安全的环境中的示意性的侧视图。在此在该图示中也能够看出,所述碰撞识别装置10没有被形状锁合的闭锁元件18及缓冲元件14所闭锁。所述缓冲元件14的进口及出口阀15在此在未闭锁的状态中是打开的,因而气流L能够朝两个方向流动并且在所述缓冲机构14、尤其是气囊中存在与被闭锁的状态相比较低的气压。
在力作用到抓钳5上时,由于所述法兰板的由此产生的运动,所述气囊内部的气压发生变化并且触发抓钳5的运动,如在图4中所示。优选所述抓钳5在这种运动中能够在6个自由度中围绕着中心固定机构8来回转。所述运动在此尤其也能够通过缓冲元件14的结构来实现,所述缓冲元件的结构允许缓冲元件14的拉伸。此外,所述气压的这种变化引起法兰板6的位移变化,所述位移变化由传感器12来探测并且为了停止操纵机构的移动运动的目的而被传送给未示出的控制机构。
附图标记B表示所述形状锁合的闭锁元件18的操纵元件19的运动方向。
图3示出了所述碰撞识别装置10的按本发明的第一种实施方式的、在安全的环境中的另一示意图。在这个安全的环境中,不可想像的是与人或者物品的碰撞并且因此所述碰撞识别装置10处于被闭锁的状态中,因而能够在抓钳5上承受更高的力和力矩。
因此,所述形状锁合的闭锁元件18的操纵元件19处于安装元件7的凹部20中。此外,在这种实施方式中,所述缓冲元件14也作为闭锁元件起作用,其中为此所述进口及出口阀15关闭,因而不可能有气流从里往外并且从外往里流动并且所述缓冲元件14的内部的气压比在未被闭锁的状态中高。通过这种较高的气压,尤其允许所述法兰板6的较小的运动。如能够从图3中看出的那样,仅仅在所述缓冲元件14的内部可能有气流L。在力作用到抓钳5上时产生所述法兰板6的运动,由此所述缓冲元件14的内部的气压提高并且膨胀。所述法兰板6的位置变化通过(这里未示出的)传感器来识别。但是,在引起所述操纵机构的停止之前在此在安全的环境中允许比在不安全的环境中高的气压升高。
图4示出了所述碰撞识别装置10的按本发明的第一种实施方式的另一示意图。这个图示在此尤其示出了在不安全的环境中(未被闭锁)在碰撞情况下所述抓钳5及法兰板6围绕着中心固定机构8的运动。
尤其在此能够识别,通过所述碰撞或者由此提高的力和力矩以及法兰板6的位移变化,所述缓冲元件14的内部的气压由于从外面到缓冲元件14的里面的气流L而提高。由此,所述缓冲元件14由于所述结构而沿着纵向方向膨胀并且引起抓钳5的偏转,从而在与人碰撞时防止损害或者在与物品碰撞时防止损坏。同时,所述法兰板6的这种位移变化也被传感器12探测到并且相应地通过未示出的控制机构来引起所述操纵机构的移动运动的停止。
附图标记或箭头F和M表示作用到抓钳5上的力和力矩。
图5示出了所述碰撞识别装置10的按本发明的第二种实施方式的、在不安全的环境中的示意图。在这种实施方式中,所述安全机构13作为缓冲元件具有带轴承34的摆动板32。此外,作为闭锁元件设置了气动缸30。因为所述操纵机构1在这里处于可能有倾向地出现与物体以及尤其人及物品的碰撞的不安全的环境中,所以所述操纵机构1没有通过气动缸30来闭锁。
如果现在进行在该图示中未示出的布置在法兰板6上的抓钳与物体的碰撞,那么在这里优选是接近开关的传感器12就探测到摆动板32相对于传感器12的间距变化,由此开始所述操纵机构1的紧急停止。
附图标记7在这里也又表示安装元件7,通过该安装元件所述碰撞识别装置10布置在操纵机构1上。在此能够看出,所述摆动板32与安装元件7相连接。
此外,物体与所述碰撞识别装置10的壳体或安装元件7的碰撞比如能够通过所述安装元件7上的未示出的电容式传感器皮层来防止。
图6示出了所述碰撞识别装置10的按本发明的第二种实施方式的、在安全的环境中的另一示意图。在这个安全的工作环境中不可能出现与人的碰撞,因而在这里传力锁合地通过气动缸30来固定所述摆动板32。对此来说必要的压力的接入能够通过被埋入在合适的安全线路中的气动阀来进行。
在抓钳碰撞时,相应地又通过所述法兰板6将力及力矩变化传递到摆动板32及其轴承34上并且由传感器12探测到由此产生的位移变化。
本申请人保留要求所有在申请资料中所公开的特征作为对本发明来说重要的特征的权利,如果其单个地或者在组合中相对于现在技术是新颖的特征。此外要指出,在各个附图中也描绘了本身而言可能有利的特征。本领域的技术人员直接发现,特定的在一张附图中所描绘的特征也能够在没有接受来自该附图的其他特征的情况下是有利的。此外,本领域的技术人员发现,通过多个在单个附图中或者在不同的附图中所示出的特征的组合也能够得出优点。
Claims (10)
1.用于操纵机构(1)的抓具系统(2)的碰撞识别装置(10),用于识别所述操纵机构(1)以及尤其抓具系统(2)与物体之间的碰撞,其中所述抓具系统(2)具有至少两个抓钳(5),所述抓钳为了进行打开和关闭而能够相对于彼此运动并且所述抓钳布置在法兰板(6)上,其中所述碰撞识别装置(10)具有至少一个传感器(12)和至少一个安全机构(13),
其特征在于,
所述安全机构(13)适合用于并且被设置成用被安装在法兰板(6)上的抓具系统(2)来闭锁所述碰撞识别装置(10)并且/或者对其进行缓冲,其中在所述抓钳(5)与物体接触时所产生的力及力矩变化能够通过所述法兰板(6)来传递给所述安全机构(13)并且通过所述至少一个传感器(12)能够从所述法兰板(6)的对力及力矩变化来说允许的位移变化中识别出超过情况。
2.根据权利要求1所述的碰撞识别装置(10),
其特征在于,
所述至少一个安全机构(13)能够激活并且能够去除激活。
3.根据前述权利要求中的至少一项所述的碰撞识别装置(10),
其特征在于,
所述至少一个安全机构(13)在被监控的区域中能够激活并且在未被监控的区域中能够去除激活。
4.根据前述权利要求中的至少一项所述的碰撞识别装置(10),
其特征在于,
所述安全机构(13)是缓冲元件(14)和/或闭锁元件。
5.根据权利要求2所述的碰撞识别装置(10),
其特征在于,
所述闭锁元件是传力锁合的闭锁元件和/或形状锁合的闭锁元件(18)。
6.根据权利要求2所述的碰撞识别装置(10),
其特征在于,
所述闭锁元件是电的和/或机械的闭锁元件。
7.根据前述权利要求中的至少一项所述的碰撞识别装置(10),
其特征在于,
所述碰撞识别装置(10)的敏感性取决于机械的缓冲常数和/或所述传感器(12)的基于软件的信息。
8.根据前述权利要求中的至少一项所述的碰撞识别装置(10),
其特征在于,
所述碰撞识别装置(10)借助于安装元件(7)布置在所述操纵机构(1)上并且尤其是布置在所述抓具系统(2)的法兰板(6)上。
9.根据前述权利要求中的至少一项所述的碰撞识别装置(10),
其特征在于,
所述操纵机构(1)具有电的和/或流体的信号及能量线路,其至少从所述抓钳(5)延伸到所述法兰板(6)。
10.方法,用于识别操纵机构(1)、尤其是操纵机构(1)的抓具系统(2)与物体之间的碰撞,其中在所述抓具系统(2)的至少一个抓钳(5)上产生的力和/或力矩通过法兰板(6)-在所述法兰板上布置有所述抓钳(5)-由碰撞识别装置(10)的安全机构(13)来承受并且由此产生的位移变化通过至少一个传感器(12)来识别并且在超过预先给定的数值时开始所述操纵机构(1)的紧急停止。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE9208980U1 (de) * | 1992-07-04 | 1993-11-04 | Kuka Schweißanlagen + Roboter GmbH, 86165 Augsburg | Überlastsicherung für eine Werkzeughalterung von Manipulatoren |
JPH1076492A (ja) * | 1996-08-30 | 1998-03-24 | Nissan Motor Co Ltd | 部品挿入装置および部品挿入方法 |
DE202004007938U1 (de) * | 2004-05-14 | 2005-09-22 | Kuka Schweissanlagen Gmbh | Überlastsicherung |
CN109352651A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-02-19 | 淄博职业学院 | 一种机器人的碰撞检测机构以及机器人 |
US20190091877A1 (en) * | 2016-04-01 | 2019-03-28 | Korea Institute Of Machinery & Materials | Passive stiffness gripper |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6777903B1 (en) * | 2002-09-09 | 2004-08-17 | Storage Technology Corporation | Wedge type parallel jaw gripper for automated data storage library |
US8402860B2 (en) * | 2007-10-10 | 2013-03-26 | Panasonic Corporation | Structure, manipulator and structure control system |
DE102012012988A1 (de) * | 2012-06-29 | 2014-04-17 | Liebherr-Verzahntechnik Gmbh | Vorrichtung zur automatisierten Handhabung von Werkstücken |
US9043025B2 (en) * | 2012-08-31 | 2015-05-26 | Rethink Robotics, Inc. | Systems and methods for safe robot operation |
DE202013105501U1 (de) * | 2013-12-03 | 2015-03-03 | Daimler Ag | Arbeitsvorrichtung |
WO2017044686A1 (en) * | 2015-09-09 | 2017-03-16 | Carbon Robotics, Inc. | Robotic arm system and object avoidance methods |
US11325250B2 (en) * | 2017-02-06 | 2022-05-10 | Cobalt Robotics Inc. | Robot with rotatable arm |
EP3484674B1 (en) * | 2016-08-17 | 2021-07-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and system for preserving privacy for cloud-based manufacturing analysis services |
JP7244925B2 (ja) * | 2017-03-30 | 2023-03-23 | ソフト ロボティクス, インコーポレイテッド | ソフトロボットアクチュエータのためのサーボ空気圧制御システム |
JP6823008B2 (ja) * | 2018-05-18 | 2021-01-27 | ファナック株式会社 | バラ積みされたワークを取り出すロボットシステムおよびロボットシステムの制御方法 |
DE102019107851B4 (de) * | 2019-03-27 | 2022-06-23 | Franka Emika Gmbh | Robotergreifer sowie Verfahren zum Betrieb eines Robotergreifers |
-
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE9208980U1 (de) * | 1992-07-04 | 1993-11-04 | Kuka Schweißanlagen + Roboter GmbH, 86165 Augsburg | Überlastsicherung für eine Werkzeughalterung von Manipulatoren |
JPH1076492A (ja) * | 1996-08-30 | 1998-03-24 | Nissan Motor Co Ltd | 部品挿入装置および部品挿入方法 |
DE202004007938U1 (de) * | 2004-05-14 | 2005-09-22 | Kuka Schweissanlagen Gmbh | Überlastsicherung |
US20190091877A1 (en) * | 2016-04-01 | 2019-03-28 | Korea Institute Of Machinery & Materials | Passive stiffness gripper |
CN109352651A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-02-19 | 淄博职业学院 | 一种机器人的碰撞检测机构以及机器人 |
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