CN114142594A - 一种具有掉电安全的工业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有掉电安全的工业机器人，其特点在于，工业机器人的控制系统，包括供电装置和电能存储模块，所述电能存储模块用于在所述供电装置意外停止供电时为所述工业机器人提供电能以使得所述工业机器人能够执行应急指令，所述应急指令包括以下至少其一：控制工业机器人将所携带的物体放置于安全位置、控制所述工业机器人及安装于其上的末端执行器平稳停机、控制所述工业机器人完成当前的动作周期后平稳停机。本发明的有益效果是：工业机器人安全性好。

Description

一种具有掉电安全的工业机器人

技术领域

本发明涉及一种工业机器人领域，特别是涉及一种工业机器人及其控制系统。

背景技术

随着社会的发展，机器人开始广泛应用于各个领域，包括家用机器人、工业机器人等多个领域。工业机器人包括传统的工业机器人和新型的协作机器人，协作机器人能够与人近距离接触和人一起协作以完成工作，可以高精度和高效率的完成危险环境的工作，因此受到广泛的青睐。

工业机器人通常采用交流供电，交流供电通常能够为工业机器人提供稳定的能量来源，但如果突然中断交流供电，而工业机器人处于工作状态中，将有可能引发安全因素。

因此，有必要设计一种安全性好的工业机器人控制系统及工业机器人。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种安全性较好的控制系统及工业机器人。

本发明可采用如下技术方案：一种工业机器人的控制系统，包括供电装置和电能存储模块，所述电能存储模块用于在所述供电装置意外停止供电时为所述工业机器人提供电能以使得所述工业机器人能够执行应急指令，所述应急指令包括以下至少其一：控制工业机器人将所携带的物体放置于安全位置、控制所述工业机器人及安装于其上的末端执行器平稳停机、控制所述工业机器人完成当前的动作周期后平稳停机。

进一步的，所述控制系统包括断电处理模块，所述断电处理模块用于检测所述供电装置是否意外停止供电，并在检测到供电装置意外停止供电时，控制所述工业机器人执行应急指令。

进一步的，所述电能存储模块用于使所述工业机器人在供电模块意外停止供电后能够持续工作1-30秒。

进一步的，所述电能存储模块用于使所述工业机器人在供电模块意外停止供电后能够持续工作约一个动作周期。

进一步的，所述电能存储模块能够在工业机器人的电机处于发电状态时存储电能。

进一步的，所述电能存储模块设置于工业机器人本体中或者设置于工业机器人的控制箱中。

本发明还可采用如下技术方案：一种工业机器人系统，包括工业机器人，以及以上任一项所述的控制系统。

进一步的，所述工业机器人系统为协作机器人系统。

与现有技术相比，本发明具体实施方式的有益效果在于：提供了一种工业机器人的控制系统，能够解决工业机器人突然断电的安全性问题，同时，能够存储工业机器人发电状态的电能以提高能量的利用率，以及，选择合适的电能存储模块，以使得其在经济性好的基础上能够有足够的时间确保执行应急指令。

附图说明

以上所述的本发明的目的、技术方案以及有益效果可以通过下面附图实现：

图1是本发明的一个实施例的控制系统连接于工业机器人的示意图

图2是本发明的一个实施例的控制系统的模块示意图

图3是本发明的另一实施例的控制系统的模块示意图

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明保护一种工业机器人的控制系统，参图1，所述控制系统1包括供电装置11，所述供电装置11为工业机器人2提供工作电量，所述控制系统1电连接于所述工业机器人2，以及，所述控制系统1包括电能存储模块13，所述电能存储模块13能够存储电能，以及在所述供电装置11意外停止供电时为工业机器人2提供电量。通常的，工业机器人2通过交流供电，即所述供电装置11提供交流电源，所述电能存储模块13能够存储电能以及在供电装置11意外停止供电时提供电量，所述电能存储模块13用于提供直流电，进一步的，所述工业机器人2工作于直流电供电状态，所述供电装置11所提供的交流电需要转化为直流电以供工业机器人2工作。通过提供电能存储模块13，所述工业机器人2的供电装置11意外停止供电后，能够通过电能存储模块13进行短时供电，以确保工业机器人2的运行安全，所述电能存储模块用于在所述供电装置11意外停止供电后为所述工业机器人提供电能以使得所述工业机器人能够执行应急指令，所述应急指令能够在供电装置意外停止供电时确保工业机器人及工作环境中人的安全性，所述应急指令包括以下至少其一：控制工业机器人将所携带的物体放置于安全位置、控制所述工业机器人及安装于其上的末端执行器平稳停机、控制所述工业机器人完成当前的动作周期后平稳停机。需要说明的是，工业机器人连接有末端执行器以执行具体的工作，通常的，工业机器人由供电装置或电能存储模块供电，连接于工业机器人并由工业机器人供电的末端执行器，也可以通过供电装置或电能存储模块供电，当供电装置停止供电后，由电能存储模块为工业机器人及安装于其上的末端执行器供电。所述当工业机器人执行应急指令时，可理解的，也能够包括工业机器人携带末端执行器以共同执行应急指令。通过设置所述电能存储模块在供电装置意外停止供电后为工业机器人供电以执行应急指令，能够避免由于供电装置的意外停止供电带来的安全隐患，提高工业机器人运行的安全性。

工业机器人包括传统的工业机器人和新型的协作机器人，工业机器人可以用于执行多种工作场景，例如，可以用于码垛、搬运物体等，当工业机器人执行的工作不同时，供电装置意外停止供电可能带来的安全性隐患不同，执行的应急指令也可能不同。进一步的，上述控制工业机器人将其所携带的物体放置于安全位置，即所述工业机器人在工作中有时执行搬运工作，例如，将箱子搬送至传送带以进行下一道工序，此时，如果供电装置突然停止工作，工业机器人2所携带的箱子可能会由于断电而脱落，可能会造成砸伤人的可能性，或者，也有可能会砸坏工作空间内的其他设备，当供电装置意外停止供电，由电能存储模块13提供工业机器人能量，所述工业机器人2能够将其携带的物体放置于安全位置，其中，所述安全位置可能是用户提前设定的预设位置，也可能是工业机器人2自己识别的位置；上述控制所述工业机器人2及安装于其上的末端执行器平稳停机，即当供电装置意外停止供电后，工业机器人2及安装于其上的末端执行器均可能失控，例如，当工业机器人连接的末端执行器处于高速旋转状态时，供电装置意外停止供电可能会使得工业机器人处于失控状态，因此，通过电能存储模块13提供能量使得所述工业机器人2及安装于其上的末端执行器能够平稳停机；进一步的，上述控制所述工业机器人2完成当前的动作周期后平稳停机，即工业机器人通常按照预设的流程重复执行该动作周期，执行完一个动作周期后开始下一个动作周期，当机器人处于一个动作周期而供电装置中止供电时，所述应急指令包括控制所述工业机器人完成当前的动作周期后平稳停机，以使得工业机器人能够在一个稳定的状态下停机，方便后续工作的执行；通过设置应急指令，使得工业机器人在不能接收到来自供电装置的供电后，能够及时进行应对，避免由于突然断电带来的不安全因素。具体的，所述电能存储模块用于在供电装置意外停止供电后控制工业机器人执行以上至少其一的应急指令，即工业机器人可以执行以上应急指令的其一、或者可以执行其二，或者更多。工业机器人通常工作环境较为复杂，示例性的，工业机器人可以包括上述三种应急指令，并在机器人的供电装置意外停止供电时，根据机器人的当前状态，判断应当执行何种应急指令，以使得在不同的场景下，均能够确保工业机器人的运行安全。

当工业机器人在执行工作时，控制系统为其提供电能以确保工作的执行，同时，控制系统包括断电处理模块12，参图2，所述断电处理模块12能够检测供电装置是否意外停止供电，当检测到供电装置11意外停止供电时，控制所述工业机器人执行应急指令，进一步的，所述断电处理模块12包括断电检测单元以及处理单元，参图2，所述断电检测单元121用于检测所述供电模块是否意外停止供电，所述处理单元122电连接于所述断电检测单元121且两者能够通信，所述断电检测单元121检测到供电模块意外停止供电时，所述处理单元122能够产生应急指令以控制所述工业机器人2执行应急指令。进一步的，所述断电处理模块用于检测供电装置是否意外停止供电，并在检测到供电装置意外停止供电时，由电能存储模块为工业机器人提供能量，以使得工业机器人能够执行应急指令。其中，当所述断电处理模块12检测到供电装置11意外停止供电，所述电能存储单元为所述工业机器人2提供能量。进一步的，当所述断电处理模块12检测到供电装置11意外停止供电后，执行所述应急指令以确保机器人的安全性。通过设置断电处理模块，使得工业机器人能够对供电装置的断电进行及时检测及反馈，以确保工业机器人运行的安全性。

本文所提供的电能存储元件，用于在供电装置11意外停止供电时为工业机器人提供短时间的供电以使得工业机器人能够执行应急指令以在安全状态下停机，以避免传统的工业机器人在供电装置11意外停止供电时，因为突然失去电能供给而紧急停机带来的伤害。相比于使用不间断电源的方式，不间断电源主要为了使得工业机器人在供电装置11意外停止供电时，通过不间断电源能够继续进行工作，而不会影响工作进程。对于本发明所提供的电能存储模块13，主要为了在供电装置11意外停止供电时，为工业机器人临时供电以争取“缓冲时间”，使得工业机器人能够在电能存储模块13提供的“缓冲时间”内执行应急指令，进而安全的停机。本发明所提供的电能存储模块13，用于使得所述工业机器人在供电模块停止后能够持续工作1-30s，或者，所述电能存储模块13用于使得所述工业机器人在供电模块意外停止供电后能够持续工作约一个工作周期，通常，工业机器人在供电装置11意外停止供电时，即当执行上文所述的应急指令时，在30s内通常能够完成工作，同时，通过分析工业机器人的常规运行范围及运动速度，能够确定当电能存储模块持续工作时间为1-30时，工业机器人的安全性能够得到保证。同时，要使得工业机器人既能够满足执行应急指令的需求在，则电能存储模块能够持续的时间不能太短，即对应的，根据工业机器人的各具体机型的平均耗能能够确定电能存储模块的容量，同时，此时设置电能存储模块使得工业机器人能够执行应急指令，进而安全停机，则处于成本、安全性、结构设计等因素，电能存储模块持续的时间不必太长，以避免较大的电能存储模块设计可能带来的安全性、结构设计等问题，因此，本发明所设计的电能存储模块能够持续工作约1-30s,以确保工业机器人工作性能的同时不设计较大的电能存储模块的容量。以及，工业机器人2一个周期一般不超过30s,而在执行应急指令时，所需时间不会超过机器人一个整个动作周期所需的时间，以及，当机器人在执行工作中由于失去供电装置11的电能供给而可能中断时，电能存储模块13能够使得其持续工作大约一个动作周期，即能够保证工业机器人稳定的完成当前工作周期后停机。在一个实施例中，所述电能存储模块13用于使所述工业机器人在供电模块意外停止供电后能够以典型工况持续工作1-30s,所述典型工况是机器人的各种工作的统计的功耗。

进一步的，供电装置11提供交流电，电能存储模块13能够提供直流电，所述工业机器人工作时需要直流电，所述控制系统1包括电源转换电路，参图3所示的实施例，电源转换电路14包括输入侧和输出侧，用于将输入侧的输入电压转化为输出侧的工业机器人工作所需的目标输出电压，即工业机器人连接于所述电源转换电路14的输出侧，所述工业机器人工作所需的目标输出电压为目标直流电压，所述供电装置11设置于所述电源转换电路的输入侧，所述电能存储模块设置于所述电源转换电路的输出侧。具体的，工业机器人的控制系统1包括电能存储模块，所述电能存储模块设置于工业机器人的控制箱中，或者电能存储模块设置于工业机器人本体中，所述电能存储模块的输出电压能够直接供工业机器人使用，所述供电装置的电压经过电源转换电路处理后得到目标输出电压以供工业机器人使用。具体的，以协作机器人为例，协作机器人通常工作于48V直流电压下，则所述电源转换电路14的输出侧的目标输出电压为48V直流电压，或者有的协作机器人工作于24V,则相应的，目标输出电压为24V直流电压，即供电装置11提供交流电，供电装置11连接于所述电源转换电路的输入侧，输入侧的供电装置11的交流电经过电源转换电路处理后得到的目标输出电压用于供工业机器人工作，进一步的，所述目标输出电压用于供工业机器人驱动系统工作，以及，所述目标输出电压是直流电压，例如，图3中电源转换电路左侧为输入侧，右侧为输出侧，所述供电装置11设置于所述电源转换电路14的输入侧，所述电能存储模块13设置于所述电源转换电路14的输出侧，当工业机器人处于发电状态时，所述电能存储模块13能够存储直流电，当所述电能存储模块13为工业机器人供电时，所述电能存储模块13释放所存储的直流电，即连接于电源转换电路输出侧的电能存储模块13能够存储并释放直流电，其释放的直流电能够直接供工业机器人使用而不需要经过电源转换电路的处理，从而避免了设置冗余的电源转换电路，进而降低了控制系统1的成本，即，电能存储模块13能够直接释放目标输出电压，以供工业机器人使用，并且，由于电源转换电路输出侧的电能存储模块能够直接提供电压给工业机器人，当工业机器人功耗较大时，还能够缓解电源转换电路的压力。相比于传统的使用UPS的方法，提供了一种新型的解决控制系统出现断电情况的解决方法，且电路设计简单，实现容易，工业机器人安全性好。

根据前文所述，当供电装置11意外停止供电时，所述电能存储模块13成为临时供电的手段，具体的，所述电能存储模块13包括各种能够实现电能存储及释放功能的物体，例如，所述电能存储模块包括电池，或者所述电能存储模块包括电容，以上两者均能够存储能量，并在必要时释放能量以提供工业机器人工作电能。进一步的，所述电能存储模块能够设置于所述工业机器人的本体中或者设置于工业机器人的控制箱中，通常的，供电装置设置于工业机器人的控制箱中，所述电能存储模块可以设置于控制箱中，当供电装置意外停止供电后，通过电能存储模块供电，工业机器人与控制箱电连接，控制箱的电能存储模块能够将电能传递给工业机器人；或者，电能存储模块设置于机器人本体中，当控制箱的供电装置意外停止供电后，由本体中的电能存储模块供电以确保工业机器人能够执行应急指令，通过将电能存储模块设置于工业机器人的本体中，当控制箱和工业机器人之间的电连接断开时，工业机器人仍然能够执行应急指令，以确保工业机器人的安全性。

以上实施例是本发明的优选实施例，本发明的优选实施例的有益效果是：电能存储模块的设置使得工业机器人在遭遇突然断电的场景下执行应急指令，使得工业机器人安全性好、使用体验好，同时成本低廉。同时，选择合适的电能存储模块，使得其在满足功能性需求的情况下安全性好、成本低、工业机器人结构设计紧凑。本发明还用于提供一种工业机器人系统，所述工业机器人系统包括工业机器人2、前文所述的任一种控制系统1，关于控制系统1的构成前文已经展开描述，此处不再赘述。在一个实施例中，所述工业机器人的控制系统1包括工业机器人的控制箱，所述控制箱是工业机器人的控制中心，在其他实施例中，所述控制系统还可能包括工业机器人的示教器，所述机器人示教器用于为所述工业机器人预设运动路线、动作等，进一步的，本发明所提供的工业机器人系统进一步的包括协作机器人系统，协作机器人是一种轻型的工业机器人，能够与人协作而共同执行工作。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种工业机器人的控制系统，其特征在于，包括供电装置和电能存储模块，所述电能存储模块用于在所述供电装置意外停止供电时为所述工业机器人提供电能以使得所述工业机器人能够执行应急指令，所述应急指令包括以下至少其一：控制工业机器人将所携带的物体放置于安全位置、控制所述工业机器人及安装于其上的末端执行器平稳停机、控制所述工业机器人完成当前的动作周期后平稳停机。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括断电处理模块，所述断电处理模块用于检测所述供电装置是否意外停止供电，并在检测到供电装置意外停止供电时，控制所述工业机器人执行应急指令。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述电能存储模块用于使所述工业机器人在供电模块意外停止供电后能够持续工作1-30秒。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述电能存储模块用于使所述工业机器人在供电模块意外停止供电后能够持续工作约一个动作周期。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述电能存储模块能够在工业机器人的电机处于发电状态时存储电能。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述电能存储模块设置于工业机器人本体中或者设置于工业机器人的控制箱中。

7.一种工业机器人系统，其特征在于，包括工业机器人，以及权利要求1-6中任一项所述的控制系统。

8.根据权利要求7所述的工业机器人系统，其特征在于，所述工业机器人系统为协作机器人系统。

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