CN113134832A - 一种桁架机器人安全区域的设定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机器人技术领域，尤其是一种桁架机器人安全区域的设定方法，包括以下步骤：步骤1：设置对安全区域保护针对的轴号，支持XYZ,UVW,UYW,XYW4种类型的轴号；步骤2：设置车床安全区域参数及料盘区域参数，区域模型为凹字形，禁区模型支持二维及三维应用场景；步骤3：若有一些特殊的保护区域，通过自定义区域进行设置，辨识出一个长方体的安全区域；步骤4：当机械手处于进入“凹”字形腹部区域(三维辨识出的车床内部区域)、设置车床内部区域及自定义区域需要保持、强制、取反的信号，避免信号误触发或信号状态不对而导致的撞机。本发明所涉及的安全区域保护已经可以概括到整个三维空间。同时可以通过不同的搭配组合完成客户不同场合的需求。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种桁架机器人安全区域的设定方法。
背景技术
随着工业科技的发展，传统的人工上下料逐渐被自动化所取代，桁架式的机械手臂以其操作简单，性价比高的优势在上下料行业尤其是机加工行业占有了一席之地。
由于机械手臂需要频繁的进出机器内进行取放料，所以桁架的安全区域就显得越来越为重要。尤其是在进行误操作时，能不能进行到对应的保护更是对安全区域保护的直接检验。
目前市场主流的单维度(无三维空间考虑)、高概括(只考虑大小限位)的保护方式越来越无法适应日益发展的工控行业需求。
发明内容
基于背景技术中提出的目前市场主流的单维度(无三维空间考虑)、高概括(只考虑大小限位)的保护方式越来越无法适应日益发展的工控行业需求的技术问题，本发明提出了一种桁架机器人安全区域的设定方法。
本发明提出的一种桁架机器人安全区域的设定方法，包括以下步骤：
步骤1：设置对安全区域保护针对的轴号，支持XYZ,UVW,UYW,XYW4种类型的轴号；
步骤2：设置车床安全区域参数及料盘区域参数，区域模型为凹字形，禁区模型支持二维及三维应用场景；
步骤3：若有一些特殊的保护区域，通过自定义区域进行设置，辨识出一个长方体的安全区域；
步骤4：当机械手处于进入“凹”字形腹部区域(三维辨识出的车床内部区域)、设置车床内部区域及自定义区域需要保持、强制、取反的信号，避免信号误触发或信号状态不对而导致的撞机；
步骤5：设置整体的软硬件保护限位。
优选地，还包括以下步骤：
步骤一：收集现场不同限制区域坐标点位。针对不同情况分别有“凹”字形九点规划，以及长方体形六点规划自定义区域；
步骤二：通过安全区域模型对收集点位进行空间模型规划；
步骤三：无论处于何种运动模式在执行轨迹规划模块规划出的运动轨迹时，安全检测模块实时监测轨迹动向；
步骤四：针对当前所处运动模式发出不同情况报警，示教模式下安全检测模块发出临近安全区域警告停止，自动运行模式下轨迹规划经过禁止区域会急停报警，或者通过条件判断机械手能否通过自定义区域。
优选地，通过三轴位置自由进行规划，来把空间区域分割分为三部分：
(1)不可进入区域：该区域存在实体硬件如机床本体；
(2)限制进入区域：该部分在进入后会对信号进行一些强制如机床内部区域；
(3)无限制区域即其他区域：该部分可以自由进出，但不能超过桁架最大范围即软硬件限位的限制范围。
优选地，在设置完毕后，无论是手动运行、自动运行、测试检测都可以受到安全区域的保护，不需要担心在误操作和编程错误时出现撞机，其中手动是运行到接近限制位置时出现报警提示，自动和测试是检测到该指令目标位置存在撞机风险就提前进行报警提示。
优选地，用户根据实际情况设置或示教模型规划所需点位，根据三维模型不同可分为9点位采集与6点位采集，采集方式可以手动输入也可以示教位置，其中9点位规划三维模型“凹”字形，其中ABE，BCF，CDG，BCH，BCI线围城五个长方体为不可进入区域，多用于车床本体规划，根据用户设置的九点位信息如图中所示，系统中的安全辨识模块将自动规划出三维坐标模型。
优选地，规划出所述三维空间模型后，用户即可进行其他随意操作，无论处于何种运行模式下安全区域检测模块都可以实时检测机械臂运动轨迹是否穿过搭建的模型，发出警报。
优选地，使用自定义区域用以特殊保护，及六点位规划模型，通过设置6个坐标参数，即笛卡尔坐标系XYZ三个方向的最大最小值所构成的长方体区域，并且设置通过自定义区域需满足的状态条件，防止机械手，车床因气缸的通断产生物理干涉，导致撞机事故。
优选地，设置车床内部信号保护参数，当手臂处于保护机械手处于车床内部时，防止因人为操作：如启动机床，关闭车门车窗等操作发生的撞机事故。
本发明中的有益效果为：
1、该桁架机器人安全区域的设定方法，本申请提出的桁架安全区域保护的优势：(1)区域三维规划相较于传统的二维规划空间范围更正确，也可以匹配更多的机型。(2)多个机床区域、料盘区域、自定义区域单独配置，搭配使用。高自由度可以根据客户的实际需求进行搭配。不会出现各区域之间的冲突。(3)采用三维立体图显示，展示直观，易于用户的理解。
2、该桁架机器人安全区域的设定方法，通过(1)采集现场实际坐标通过安全区域模型辨识构建笛卡尔坐标系从三维空间层次构建安全区域，(2)自动判别运动轨迹是否穿过构建出的三维空间模型，(3)保护方式支持手脉示教模式，点动示教模式和自动运行模式，(4)支持设定区域内输出信号禁止打开或关闭功能，(5)支持信号条件满足时，点动，手脉及自动模式禁止经过设定区域功能。
3、该桁架机器人安全区域的设定方法，通过完善目前机床上下料行业的区域保护，精细化的划分安全区域来避免误操作所造成的危害，手动是运行到接近限制位置时出现报警提示，自动和测试是检测到该指令目标位置存在撞机风险就提前进行报警提示，安全性能高。
该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
附图说明
图1为本发明提出的一种桁架机器人安全区域的设定方法的结构示意图；
图2为本发明提出的一种桁架机器人安全区域的设定方法的三维坐标模型的结构示意图；
图3为本发明图2提出的正面结构示意图；
图4为本发明图2提出的俯视图；
图5为本发明提出的一种桁架机器人安全区域的设定方法的六点位规划模型结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
参照图1-5，一种桁架机器人安全区域的设定方法，包括以下步骤：
步骤1：设置对安全区域保护针对的轴号，支持XYZ,UVW,UYW,XYW4种类型的轴号；
步骤2：设置车床安全区域参数及料盘区域参数，区域模型为凹字形，禁区模型支持二维及三维应用场景；
步骤3：若有一些特殊的保护区域，通过自定义区域进行设置，辨识出一个长方体的安全区域；
步骤4：当机械手处于进入“凹”字形腹部区域(三维辨识出的车床内部区域)、设置车床内部区域及自定义区域需要保持、强制、取反的信号，避免信号误触发或信号状态不对而导致的撞机；
步骤5：设置整体的软硬件保护限位。
3、本发明中，还包括以下步骤：
步骤一：收集现场不同限制区域坐标点位。针对不同情况分别有“凹”字形九点规划，以及长方体形六点规划自定义区域；
步骤二：通过安全区域模型对收集点位进行空间模型规划；
步骤三：无论处于何种运动模式在执行轨迹规划模块规划出的运动轨迹时，安全检测模块实时监测轨迹动向；
步骤四：针对当前所处运动模式发出不同情况报警，示教模式下安全检测模块发出临近安全区域警告停止，自动运行模式下轨迹规划经过禁止区域会急停报警，或者通过条件判断机械手能否通过自定义区域。
本发明中，通过三轴位置自由进行规划，来把空间区域分割分为三部分：
(1)不可进入区域：该区域存在实体硬件如机床本体；
(2)限制进入区域：该部分在进入后会对信号进行一些强制如机床内部区域；
(3)无限制区域即其他区域：该部分可以自由进出，但不能超过桁架最大范围即软硬件限位的限制范围。
本发明中，在设置完毕后，无论是手动运行、自动运行、测试检测都可以受到安全区域的保护，不需要担心在误操作和编程错误时出现撞机，其中手动是运行到接近限制位置时出现报警提示，自动和测试是检测到该指令目标位置存在撞机风险就提前进行报警提示。
本发明中，用户根据实际情况设置或示教模型规划所需点位，根据三维模型不同可分为9点位采集与6点位采集，采集方式可以手动输入也可以示教位置，其中9点位规划三维模型“凹”字形，其中ABE，BCF，CDG，BCH，BCI线围城五个长方体为不可进入区域，多用于车床本体规划，根据用户设置的九点位信息如图中所示，系统中的安全辨识模块将自动规划出三维坐标模型。
本发明中，规划出三维空间模型后，用户即可进行其他随意操作，无论处于何种运行模式下安全区域检测模块都可以实时检测机械臂运动轨迹是否穿过搭建的模型，发出警报。
本发明中，使用自定义区域用以特殊保护，及六点位规划模型，通过设置6个坐标参数，即笛卡尔坐标系XYZ三个方向的最大最小值所构成的长方体区域，并且设置通过自定义区域需满足的状态条件，防止机械手，车床因气缸的通断产生物理干涉，导致撞机事故。
本发明中，设置车床内部信号保护参数，当手臂处于保护机械手处于车床内部时，防止因人为操作：如启动机床，关闭车门车窗等操作发生的撞机事故。
本申请通过完善目前机床上下料行业的区域保护，精细化的划分安全区域来避免误操作所造成的危害，手动是运行到接近限制位置时出现报警提示，自动和测试是检测到该指令目标位置存在撞机风险就提前进行报警提示，安全性能高。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种桁架机器人安全区域的设定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：设置对安全区域保护针对的轴号，支持XYZ,UVW,UYW,XYW4种类型的轴号；
步骤2：设置车床安全区域参数及料盘区域参数，区域模型为凹字形，禁区模型支持二维及三维应用场景；
步骤3：若有一些特殊的保护区域，通过自定义区域进行设置，辨识出一个长方体的安全区域；
步骤4：当机械手处于进入“凹”字形腹部区域(三维辨识出的车床内部区域)、设置车床内部区域及自定义区域需要保持、强制、取反的信号，避免信号误触发或信号状态不对而导致的撞机；
步骤5：设置整体的软硬件保护限位。
2.根据权利要求1所述的一种桁架机器人安全区域的设定方法，其特征在于，还包括以下步骤：
步骤一：收集现场不同限制区域坐标点位。针对不同情况分别有“凹”字形九点规划，以及长方体形六点规划自定义区域；
步骤二：通过安全区域模型对收集点位进行空间模型规划；
步骤三：无论处于何种运动模式在执行轨迹规划模块规划出的运动轨迹时，安全检测模块实时监测轨迹动向；
步骤四：针对当前所处运动模式发出不同情况报警，示教模式下安全检测模块发出临近安全区域警告停止，自动运行模式下轨迹规划经过禁止区域会急停报警，或者通过条件判断机械手能否通过自定义区域。
3.根据权利要求2所述的一种桁架机器人安全区域的设定方法，其特征在于，通过三轴位置自由进行规划，来把空间区域分割分为三部分：
(1)不可进入区域：该区域存在实体硬件如机床本体；
(2)限制进入区域：该部分在进入后会对信号进行一些强制如机床内部区域；
(3)无限制区域即其他区域：该部分可以自由进出，但不能超过桁架最大范围即软硬件限位的限制范围。
4.根据权利要求3所述的一种桁架机器人安全区域的设定方法，其特征在于，在设置完毕后，无论是手动运行、自动运行、测试检测都可以受到安全区域的保护，不需要担心在误操作和编程错误时出现撞机，其中手动是运行到接近限制位置时出现报警提示，自动和测试是检测到该指令目标位置存在撞机风险就提前进行报警提示。
5.根据权利要求4所述的一种桁架机器人安全区域的设定方法，其特征在于，用户根据实际情况设置或示教模型规划所需点位，根据三维模型不同可分为9点位采集与6点位采集，采集方式可以手动输入也可以示教位置，其中9点位规划三维模型“凹”字形，其中ABE，BCF，CDG，BCH，BCI线围城五个长方体为不可进入区域，多用于车床本体规划，根据用户设置的九点位信息如图中所示，系统中的安全辨识模块将自动规划出三维坐标模型。
6.根据权利要求5所述的一种桁架机器人安全区域的设定方法，其特征在于，规划出所述三维空间模型后，用户即可进行其他随意操作，无论处于何种运行模式下安全区域检测模块都可以实时检测机械臂运动轨迹是否穿过搭建的模型，发出警报。
7.根据权利要求6所述的一种桁架机器人安全区域的设定方法，其特征在于，使用自定义区域用以特殊保护，及六点位规划模型，通过设置6个坐标参数，即笛卡尔坐标系XYZ三个方向的最大最小值所构成的长方体区域，并且设置通过自定义区域需满足的状态条件，防止机械手，车床因气缸的通断产生物理干涉，导致撞机事故。
8.根据权利要求7所述的一种桁架机器人安全区域的设定方法，其特征在于，设置车床内部信号保护参数，当手臂处于保护机械手处于车床内部时，防止因人为操作：如启动机床，关闭车门车窗等操作发生的撞机事故。
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| CN115070763A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-09-20 | 中铭谷智能机器人(广东)有限公司 | 一种用于汽车自动钣喷的安全控制方法 |
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