CN114347025A - 协作机器人功能安全控制电路，控制方法及协作机器人 - Google Patents

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CN114347025A CN202210005025.5A CN202210005025A CN114347025A CN 114347025 A CN114347025 A CN 114347025A CN 202210005025 A CN202210005025 A CN 202210005025A CN 114347025 A CN114347025 A CN 114347025A
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Abstract

本申请实施例提供一种协作机器人功能安全控制电路，控制方法及协作机器人，本申请实施例通过设置两个第一信号输入单元和第二信号输入单元用于输入停止信号，在本申请实施例中第一信号输入单元输入的是紧急停止信号，如遇到紧急情况需要进行关闭电源等等，第二信号输入单元输入的是保护性停止信号，如果需要降低机器人的运行速度等等，本申请实施例设置两个控制器，且每个控制器均与第一信号输入单元和第二信号输入单元连接，每个控制器均可以控制相同类型的信号输入，本申请具有双路停止信号输入控制和双路关断电源控制的功能，实现了紧急停止和保护性停止的双路冗余设计，如果其中一路出现问题，安全功能也不会丧失。

Description

协作机器人功能安全控制电路，控制方法及协作机器人
技术领域
本申请属于安全控制技术领域，具体涉及一种协作机器人功能安全控制电路，控制方法及协作机器人。
背景技术
传统机械手实现功能安全急停需要接安全可编程逻辑控制器(PLC)或者安全继电器模块，实现功能安全IO需要接安全IO模块，即使这样有些安全功能还是受限，需要外接别的板卡来实现主电源回路中电压和电流的监控。
以上不但系统架构复杂，接线复杂，质量风险提高，同时成本高，产品无竞争力。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种协作机器人功能安全控制电路，机器人及控制方法，用以解决或缓解上述一个或者部分技术问题。
为实现上述目的，第一方面，本申请实施例提供了一种协作机器人功能安全控制电路，所述电路包括：第一控制器，第二控制器，第一信号输入单元，第二信号输入单元，第一切断电路和第二切断电路单元；
第一控制器和第二控制器分别均与第一信号输入单元和第二信号输入单元连接，第一控制器和第二控制器分别通过第一切断电路与电源连接，第一切断电路用于根据第一控制器和第二控制器的控制信号决定是否与电源切断，第一控制器还与第二切断电路单元连接；
所述第二切断电路单元还与电源和关节驱动器连接，所述关节驱动器通过第一通信模块与第一控制器连接以便相互之间进行通信，第一控制器和第二控制器之间相互通信连接，第二控制器通过第二通信模块与机器人控制器连接以便相互之间进行通信；
第一控制器和/或第二控制器根据第一信号输入单元输入的第一停止信号，发送控制信号至第一切断电路以切断与电源连接，同时发送控制信号至第二切断电路单元切断与电源连接，第二控制器通过第二通信模块将停止信号发送至机器人控制器，以便机器人控制器停止发送控制指令；
第一控制器和/或第二控制器根据第二信号输入单元输入的第二停止信号，并发送控制信号至关节驱动器以停止关节驱动器，第二控制器通过第二通信模块将停止信号发送至机器人控制器，以便机器人控制器停止发送控制指令，第一控制器和/或第二控制器发送控制信号至第二切断电路以切断与电源连接。
作为本申请一优选实施例，第一信号输入单元包括第一停止信号输入模块和第二停止信号输入模块，第二信号输入单元包括第三停止信号输入模块和第四停止信号输入模块；
所述第一停止信号输入模块和第二停止信号输入模块分别与所述第一控制器连接；所述第三停止信号输入模块和第四停止输入信号模块分别与所述第二控制器连接。
作为本申请一优选实施例，所述第一信号输入单元还包括第一隔离模块和第二隔离模块，第一停止信号输入模块通过第一隔离模块与第一控制器连接，第二停止信号输入模块通过第二隔离模块与第一控制器连接；
所述第二信号输入单元还包括第三隔离模块和第四隔离模块，第三停止信号输入模块通过第三隔离模块与第一控制器连接，第四停止信号输入模块通过第四隔离模块与第二控制器连接。
作为本申请一优选实施例，所述控制电路还包括第一信号输出模块和第二信号输出模块；
所述第一信号输出模块与第一控制器连接，所述第二信号输出模块与第一控制器连接以便将停止信号输出。
作为本申请一优选实施例，所述第一信号输出模块还包括第五隔离模块，第二信号输出模块还包括第六隔离模块；
所述第一输出单元通过第五隔离模块与第一控制器连接，所述第二输出单元通过第六隔离模块与第二控制器连接。
作为本申请一优选实施例，所述控制电路还所述第一切断电路包括第一切断电路模块和第二切断电路模块；
第一切断电路模块分别与电源和第一控制器连接，第二切断电路模块分别与电源和第二控制器连接，第一切断电路模块用于根据第一控制器的控制指令切断与电源连接，第二切断电路模块用于根据第二控制器的控制指令切断与电源连接。
作为本申请一优选实施例，所述控制电路还包括第一检测单元和第二检测单元；
所述第一检测单元一端与电源连接，另一端与第一控制器连接，第一检测单元用于检测电源的电压和/或电流；
所述第二检测单元一端与电源连接，另一端与第二控制器连接，第二检测单元用于检测电源经过第一切断电路模块和第二切断电路模块后的电压和/或电流。
作为本申请一优选实施例，所述控制电路还包括变压电路；
所述变压电路一端与电源连接，另一端与第二切断电路单元连接。
作为本申请一优选实施例，所述第二切断电路单元包括第三切断电路模块和第四切断电路模块；
第三切断电路模块分别与电源，第一控制器和关节驱动器连接，第四切断电路模块分别与电源，第二控制器和第一切换电路连接。
作为本申请一优选实施例，所述第三切断电路模块包括第一驱动电路和第一MOS管，第四切断电路模块包括第二驱动电路和第二MOS管；
所述第一驱动电路一端与第一控制器连接，第一驱动电路另一端与第一MOS管连接以便控制第一MOS管的开关，所述变压电路与第一MOS管连接；
所述第二驱动电路一端与第二控制器连接，第二驱动电路另一端与第二MOS管连接，第二MOS管和第一MOS管连接。
作为本申请一优选实施例，所述控制电路还包括与第二MOS管连接的第三检测单元，所述第三检测单元与关节驱动器连接以便检测关节驱动器是否完成关闭，所述第三检测单元还分别与第一控制器和第二控制器连接以便将检测结果发送至第一控制器和第二控制器。
第二方面，本申请实施例还提供了一种协作机器人，包括第一方面所述的任一项的协作机器人功能安全控制电路。
第三方面，本申请实施例还提供了一种协作机器人功能安全控制方法，其特征在于，通过第一方面所述的的控制电路实现，所述方法包括：
第一控制器和/或第二控制器接收与其对应的第一信号输入单元和/或第二信号输入单元输入的停止信号；
第一控制器和/或第二控制器判断是第一信号输入单元还是第二信号输入；
如果是第一信号输入单元输入的停止信号，第一控制器和/或第二控制器根据第一信号输入单元输入的第一停止信号，发送控制信号至第一切断电路以切断与电源连接，同时发送控制信号至第二切断电路单元切断与电源连接，第二控制器通过第二通信模块将停止信号发送至机器人控制器，以便机器人控制器停止发送控制指令；
如果是第二信号输入单元输入的停止信号，第一控制器和/或第二控制器根据第二信号输入单元输入的第二停止信号，并发送控制信号至关节驱动器以停止关节驱动器，第二控制器通过第二通信模块将停止信号发送至机器人控制器，以便机器人控制器停止发送控制指令，第一控制器和/或第二控制器发送控制信号至第二切断电路以切断与电源连接。
与现有技术相比，本申请实施例通过设置两个第一信号输入单元和第二信号输入单元用于输入停止信号，如果是第一信号输入单元输入的停止信号，第一控制器和/或第二控制器根据第一信号输入单元输入的第一停止信号，发送控制信号至第一切断电路以切断与电源连接，同时发送控制信号至第二切断电路单元切断与电源连接，第二控制器通过第二通信模块将停止信号发送至机器人控制器，以便机器人控制器停止发送控制指令；
如果是第二信号输入单元输入的停止信号，第一控制器和/或第二控制器根据第二信号输入单元输入的第二停止信号，并发送控制信号至关节驱动器以关闭关节驱动器，第二控制器通过第二通信模块将停止信号发送至机器人控制器，以便机器人控制器停止发送控制指令，第一控制器和/或第二控制器发送控制信号至第二切断电路以切断与电源连接，在本申请实施例中第一信号输入单元输入的是紧急停止信号，如遇到紧急情况需要进行关闭电源等等，第二信号输入单元输入的是保护性停止信号，如果需要降低机器人的运行速度等等，本申请实施例设置两个控制器，且每个控制器均与第一信号输入单元和第二信号输入单元连接，每个控制器均可以控制相同类型的信号输入，本申请具有双路停止信号输入控制和双路关断电源控制的功能，实现了紧急停止和保护性停止的双路冗余设计，如果其中一路出现问题，安全功能也不会丧失。
附图说明
图1为现有技术中的协作机器人功能安全控制电路结构示意图；
图2为本申请一实施例提供的协作机器人功能安全控制电路的结构示意图；
图3为本申请另一实施例提供的协作机器人功能安全控制电路的结构示意图；
图4为本申请一实施例提供保护性停止输入的工作过程结构示意图；
图5为本申请一实施例提供的协作机器人功能安全控制方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
如图1所示，图1为现有技术中协作机器人功能安全控制电路，所述电路包括安全可编程逻辑控制器(PLC)113，紧急停止输入单元111，保护性停止输入单元112和继电器114，安全可编程逻辑控制器(PLC)113分别与紧急停止输入单元111和保护性停止输入单元112连接，安全IO模块115和工业PC 116分别与安全可编程逻辑控制器(PLC)113连接，关节驱动器117与安全可编程逻辑控制器(PLC)113连接，安全可编程逻辑控制器(PLC)113与220Vdc电源119连接，为了给机械手提供48Vac电压，在电路上还设置有变压器118，变压器118与220Vdc电源119连接，在具体的实现过程中，通过紧急停止输入单元111和保护性停止输入单元112分别输入不同类型的紧急停止信号，当输入的为紧急停止输入单元111时，继电器114用于切断可编程逻辑控制器(PLC)113与220Vdc电源119连接，如果实现功能安全IO需要接安全IO模块115，即使这样有些安全功能还是受限，需要外接别的板卡来实现主电源回路中电压和电流的监控，以上不但系统架构复杂，接线复杂，质量风险提高，同时成本高，产品无竞争力。
为了解决现有技术中的问题，提出了本申请实施例的技术方案，以下详细通过具体的实施例详细介绍本申请的技术方案。
如图2所示，第一方面，本申请实施例提供了一种协作机器人功能安全控制电路，所述电路包括：第一控制器201，第二控制器202，第一信号输入单元203，第二信号输入单元204，第一切断电路206和第二切断电路单元207。
第一控制器201和第二控制器202分别均与第一信号输入单元203和第二信号输入单元204连接，第一控制器201和第二控制器202分别通过第一切断电路206与电源205连接，第一切断电路206用于根据第一控制器201和第二控制器202的控制信号决定是否与电源205切断，第一控制器201还与第二切断电路单元207连接。
所述第二切断电路207一端与电源205连接，另一端与关节驱动器210连接，所述关节驱动器210通过第一通信模块208与第一控制器201连接以便相互之间进行通信，第一控制器201和第二控制器202之间相互通信连接，第二控制器202通过第二通信模块209与机器人控制器211连接以便相互之间进行通信。
第一控制器201和/或第二控制器202根据第一信号输入单元203输入的第一停止信号，第一停止信号为紧急停止信号，发送控制信号至第一切断电路206以切断与电源205连接，同时发送关闭信号至第二切断电路207切断向关节驱动器210供电，第二控制器202通过第二通信模块209发送停止信号至机器人控制器211，以便机器人控制器211停止发送控制指令并报警。
第一控制器201和/或第二控制器202根据第二信号输入单元204输入的第二停止信号，第二停止信号为保护性停止信号，并发送控制信号至关节驱动器210以停止关节驱动器210，第二控制器202通过第二通信模块209发送停止信号至机器人控制器211，以便机器人控制器211停止发送控制指令并报警，第二控制器202同时发送控制信号至第二切断电路单元207以便切断与电源205连接，其中，电源为220Vac的电源。
在本申请实施例中，第一控制器201和第二控制器202可以为微控制单元MCU，第一信号输入单元203为紧急停止信号输入接收模块，如遇到特殊情况，需要紧急停电发送时，或者设备出现故障时，通过安全功能控制板上的第一信号输入单元203输入紧急停止信号；第二信号输入单元204为保护性停止信号输入接收模块，如需要机器人减速时，通过安全功能控制板上的第二信号输入单元204输入紧急停止信号；第一切断电路206可以为继电器，如果通过第一信号输入单元201接收到停止信号时，第一控制器201和/或第一控制器202向第一切断电路206发送指令将第一切换电路206与电源205切断，避免电源205向第一控制器201和/或第一控制器202供电，第一切断电路06只有在紧急情况下，需要切断电源205时才会启用，对于第一信号输入单元01输入的停止信号，会启用第一切断电路206进行工作，第二切断电路207与电源205连接，用于切断向关节驱动器210供电以关闭关节驱动器210，第一通信模块208和第二通信模块209可以为EtherCAT接口。
本申请实施例设置两个控制器，且每个控制器均与第一信号输入单元和第二信号输入单元连接，每个控制器均可以控制相同类型的信号输入，本申请具有双路停止信号输入控制和双路关断电源控制的功能，实现了紧急停止和保护性停止的双路冗余设计，如果其中一路出现问题，安全功能也不会丧失。
如图3所述，作为本申请另一的实施例，第一信号输入单元包括第一停止信号输入模块301和第二停止信号输入模块302，第二信号输入单元包括第三停止信号输入模块303和第四停止信号输入模块304；
所述第一停止信号输入模块301和第二停止信号输入模块302分别与所述第一控制器313连接；所述第三停止信号输入模块303和第四停止输入信号模块分别与所述第二控制器314连接，为了防止外部的浪涌电压对第一控制器313和第二控制器314的损坏，在第一停止信号输入模块301和第一控制器313之间设置有第一隔离模块307，在第二停止信号输入模块302和第二控制器314之间设置有第二隔离模块308，在第三停止信号输入模块303和第一控制器313之间设置有第三隔离模块309，在第四停止信号输入模块304和第二控制器314之间设置有第四隔离模块310。
所述机器人控制器326为用于执行运行轨迹的计算与对机械手的控制，其与手持示教器328进行数据交互。
在本申请实施例中，所述第一停止信号输入单元301与第二停止信号输入模块302一起组成双通道的冗余输入，所述第一隔离模块307与第二隔离模块308一起组成第一停止信号输入单元301与第二停止信号输入模块302对第一控制器313和第二控制器314的隔离保护，防止外部的浪涌电压对第一控制器313和第二控制器314的损坏；所述第三停止信号输入模块303和第四停止信号输入模块304一起组成双通道的冗余输入，所述第三隔离模块309与第四隔离模块310一起组成第三停止信号输入模块303303与第四停止信号输入模块304对第一控制器313和第二控制器314的隔离保护，防止外部的浪涌电压对第一控制器313和第二控制器314的损坏。
所述第一切断电路包括第一切断电路模块317和第二切断电路模块38；第一切断电路模块317分别与电源330和第一控制器313连接，第二切断电路模块318分别与电源330和第二控制器315连接，第一切断电路模块317用于根据第一控制器313的控制指令切断与电源330连接，第二切断电路模块318用于根据第二控制314的控制指令切断与电源330连接。
所述控制电路还包括第一检测模块315和第二检测模块316；所述第一检测模块315一端与电源330连接，另一端与第一控制器313连接，第一检测模块315用于检测电源330的电压和/或电流；所述第二检测模块316一端与电源330连接，另一端与第二控制器314连接，第二检测模块316用于检测电源330经过第一切断电路模块317和第二切断电路模块318模块后的电压和/或电流，其中，第一检测模块315和第二检测模块316都是为了检测电路中的电流或电压，通过第一检测模块315和第二检测模块316可以获知电路的电流或电压。
在本申请实施例中，所述第一检测模块315对电源330输入的220Vdc电压进行检测，检测结果输出到第一控制器313，所述第一切断电路模块317接收第一控制器313的控制信号以便切断与220Vac电源330连接，同时反馈是否切断与220Vac电源330连接的结果给到第一控制器313，所述第二切断电路模块318接收第二控制器314的控制信号以便切断与220Vac电源330连接，同时反馈是否切断与220Vac电源330连接的状态给到第二控制器314，所述的第二检测模块316检测经过第一切断电路模块317和第二切断电路模块318的电压，检测结果输出到第二控制器314。
作为本申请一优选实施例中，所述控制电路还包括变压电路329；所述变压电路329一端与电源330连接，另一端与第二切断电路连接。
所述第二切断电路单元包括第三切断电路模块和第四切断电路模块；
第三切断电路模块分别与电源330，第一控制器313和关节驱动器327连接，第四切断电路模块分别与电源330，第二控制器314和第一切换电路连接。所述第三切断电路模块包括第一驱动电路319和第一MOS管321，第四切断电路模块包括第二驱动电路320和第二MOS管322；
所述第一驱动电路319一端与第一控制器313连接，第一驱动电路313另一端与第一MOS管321连接以便控制第一MOS管321的开关，所述变压电路329与第一MOS管321连接；
所述第二驱动电路320一端与第二控制器314连接，第二驱动电路320另一端与第二MOS管322连接，第二MOS管322和第一MOS管322连接。
所述控制电路还包括与第二MOS管322连接的第三检测单元323，所述第三检测单元323与关节驱动器327连接以便检测关节驱动器327是否完成关闭，所述第三检测单元323还分别与第一控制器313和第二控制器314连接以便将检测结果发送至第一控制器313和第二控制器314。
为了把交流电经过转换后降压成直流电供机械手臂使用，所述控制电路还包括变压电路329，所述变压电路329一端与电源330连接，另一端与第二切断电路连接。
在本申请实施例中，所述变压电路329用于把交流电转成直流电，供给关节驱动器327，所述第一驱动电路319用于驱动第一MOS管321，组成第一路切断电路经过变压电路329的回路，所述第二驱动电路320用于驱动第二MOS管322，组成第二路切断电路经过变压电路329的回路，所述第一通信模块324和第二通信模块325为通信电路，用于安全功能控制板与关节驱动器327之前的网络通信，所述第一控制器313用于处理第一路回路的主控制器，处理第一回路的输入信号并作出计算后输出到第一执行回路，其与第二控制器314之间通信连接进行数据交互，其通过第一通信模块324与关节驱动器327相连接与数据交互；所述第二控制器314用于处理第二路回路的主控制器，处理第二回路的输入信号并作出计算后输出到第二执行回路，其与第一控制器313之间通过通信连接进行数据交互，其通过第二通信模块325与机器人控制器326进行数据交互。
所述关节驱动器327为集成到机械手关节中的底层电机运动控制部分，其接收电机控制器发送的控制命令，根据这个控制命令驱动电路按照相应的速度运行到指定的位置，同时其实时反馈电机的运动控制电流，速度，加速度，位置等信息给到机器人控制器326及第一控制器313和第二控制器314，其还具有过流保护，过速保护，温度保护，过压保护等功能。
所述手持示教器328为显示机器人控制器326的工作界面，在界面上对机器人控制器326进行相应的操作，同时其外壳上集成有紧急停止按键，开关机按键等等。
以下详细介绍本申请实施例的使用过程：
没有异常发生时，机械手的执行机器人控制器326控制命令，关节驱动器327反馈电机运行的电流，速度，加速度，位置信息给到机器人控制器326和第一控制器313和第二控制器314。
当外部有紧急停止输入发生时，紧急停止输入一个通道通过第一停止信号输入单元301，再经过第一隔离模块307，进入到第一控制器313，第一控制器313收到这个信号后发出指令关断第一切断电路以断开220Vac电源330，同时第一控制器313发送命令给第一驱动电路319以切断第一MOS管321，也可以为，优先第一控制器313发送命令给第一驱动电路319以切断第一MOS管321，然后第一控制器313发出指令关断第一切断电路模块317以断开220Vac电源330，紧急停止输入的另一个通道通过第二停止信号输入模块302，再经过第二隔离模块308，进入到第二控制器314，第二控制器314收到这个信号后发出指令关断第四切断电路模块318以切断220Vac电源330，同时第二控制器314发送命令给第二驱动电路320以关断第二MOS管322；也可以为，优先第二控制器314发送命令给第二驱动电路319以切断第二MOS管322，然后第二控制器314发出指令关断第二切断电路模块318以断开220Vac电源330，第三检测单元323检测到关节驱动器327的电压状态和电流状态以诊断是否完成关闭；第一控制器313与第二控制器314之间相互通信以校验相互的安全状态，第二控制器314将关节驱动器327以完成关闭信号反馈给到机器人控制器326，机器人控制器326收到信息后停止发送控制命令并报警，通过双路双关断的功能，实现了紧急停止的双路冗余功能。
当只有一路外部紧急停止输入发生时，紧急停止输入的一个通道通过第一停止信号输入单元301，再经过第一隔离模块307，进入到第一控制器313，第一控制器313收到这个信号后发出指令关断第一切断电路以断开220Vac电源330，同时第一控制器313发送命令给第一驱动电路319以关断第一MOS管321，第三检测单元323检测到关节驱动器327的电压状态和电流状态以诊断是否完成关闭；第二停止信号输入模块302并未接收到外部紧急停止信号，第一控制器313与第二控制器314之间相互通信以校验相互的安全状态，第二控制器314将第二停止信号输入模块302并未接收到外部紧急停止信号的异常信息和停止信号发送至机器人控制器326，机器人控制器326收到信息后停止信号发送控制命令并报警，相应地紧急停止输入的一个通道通过第二停止信号输入模块302，而第一停止信号输入单元301并未接收到外部紧急停止信号，则也进行一样的处理，通过双路双关断的功能，实现了紧急停止的双路冗余，如果其中一路出现了问题，安全功能也不会失效。
当外部有保护性停止输入发生时，保护性停止输入的一个通道通过第三停止信号输入模块303，再经过第三隔离模块309，进入到第一控制器313，第一控制器313收到这个信号后发出指令停止关节驱动器327，关节驱动器327在收到停止命令后停止电机的运行，在完成停止后关节驱动器327发送已完成关闭命令给到第一控制器313，同时第二控制器314发出关节驱动器327已完成关闭指令至机器人控制器326，机器人控制器326停止发送控制机械手的指令，同时第一控制器313发送命令给第一驱动电路319以关断第一MOS管321，第二控制器314发送命令给第二驱动电路320以关断第二MOS管322；保护性停止输入的另一个通道通过第四停止信号输入模块304，再经过第四隔离模块310，进入到第二控制器314，第二控制器314收到这个信号后发出指令停止关节驱动器327，关节驱动器327在收到停止命令后停止电机的运行，在完成停止后关节驱动器327发送已完成关闭命令给到第二控制器314，同时第二控制器314发出关节驱动器327已完成关闭指令至机器人控制器326，机器人控制器326停止发送控制机械手的指令，同时第二控制器314发送命令给第二驱动电路320以关断第二MOS管322；第一控制器313发送命令给第一驱动电路319以关断第一MOS管321，第三检测单元323检测到关节驱动器327的电压状态和电流状态以诊断是否完成关闭；第一控制器313与第二控制器314之间相互通信以校验相互的安全状态，二组停止关节驱动器327的命令不会重复发送，第二控制器314将保护性停止信号反馈给到机器人控制器326，机器人控制器326收到信息后停止发送控制命令并报警，通过双路关断的功能，实现了保护性停止的双路冗余。
当外部有保护性停止输入发生时，保护性停止输入的一个通道通过第三停止信号输入模块303，再经过第三隔离模块309，进入到安第一控制器313，第一控制器313收到这个信号后发出指令停止关节驱动器327，关节驱动器327在收到停止命令后停止电机的运行，在完成关闭后关节驱动器327发送已完成关闭命令给到第一控制器313，同时第二控制器314发出关节驱动器327已完成关闭指令至机器人控制器326，机器人控制器326停止发送控制机械手的指令，同时第一控制器313发送命令给第一驱动电路319以关断第一MOS管321；第四停止信号输入模块304无保护性停止信号输入；第三检测单元323检测到关节伺服驱动器的电压状态和电流状态以诊断是否完成关闭；第一控制器313和第二控制器314之间相互通信以校验相互的安全状态，第二控制器314将第四停止信号输入模块304并未接收到外部保护性停止信号的异常信息和停止信号发送至机器人控制器326，机器人控制器326收到信息后停止发送控制命令并报警，通过双路关断的功能，实现了保护性停止的双路冗余；同样的，如果第三停止信号输入模块303没有输入信号而第四停止信号输入模块304有信号，则执行上述同样的操作。
在本申请实施例中，所述控制电路还包括第一停止信号输出模块305和第二停止信号输出模块306；所述第一停止信号输出模块305与第一控制器313连接，所述第二停止信号输出模块306与第一控制器313连接以便将停止信号输出，为了防止外部的浪涌电压对第一控制器313和第二控制器314的损坏，所述第一停止信号输出模块305还包括第五隔离模块311，第二停止信号输出模块306还包括第六隔离模块312；
所述第一输出单元通过第五隔离模块311与第一控制器313连接，所述第二输出单元通过第六隔离模块312与第二控制器314连接。
在本申请实施例中，所述第一停止信号输出模块305和第二停止信号输出模块306一起组成双通道的冗余输出，所述第五隔离模块311与第六隔离模块312一起组成第一停止信号输出模块305和第二停止信号输出模块306对第一控制器313和第二控制器314的隔离保护，防止外部的浪涌电压对第一停止信号输出模块305和第二停止信号输出模块306的损坏。
当需要把紧急停止状态输出给其它的外部设备时，就需要把紧急停止信号设置为输出，在第一控制器313接收到紧急停止输入信号后并且在设置需要紧急输出时，第一控制器313通过第一停止信号输出模块30输出紧急停止输出；在第二控制器314接收到紧急停止输入信号后并且在设置需要紧急输出时，第二控制器314通过第二停止信号输出模块306输出紧急停止输出，第一控制器313和第二控制器314之间相互通信以校验相互的安全输出状态，通过双路的冗余保证了紧急停止的可靠输出。
只有第一控制器313接收到紧急停止输入时而第二控制器314没有接收到紧急停止输入；或只有第二控制器314接收到紧急停止输入时而第一控制器313没有接收到紧急停止输入，第一停止信号输出模块305和第二停止信号输出模块306的紧急停止输出都会输出；第一控制器313和第二控制器314之间相互通信以校验相互的安全输出状态，通过双路的冗余保证了紧急停止的可靠输出。
如图4所示，对于机器人保护性停止输入具体过程如下：输入保护性停止信号，功能安全控制板在收到输入保护性停止信号后进行指令的转发，通过EtherCAT总线，发到关节驱动器327，关节驱动器327的运动控制部分发送命令关断脉冲宽度调制器(PWM)，脉冲宽度调制器(PWM)命令给到所述第二切断电路单元中的驱动电路以关断MOS管，最终停止伺服电机的运行，电机侧绝对式编码器43通过第一编码器接口41反馈位置和速度给到运动控制；输出侧绝对式编码器44通过第二编码器接口42反馈输出侧的位置和速度给到运动控制，当关节位置失配限制时，触发关节急停信号，直接停止关节的运行并报警给运动控制；运动控制把这些数据反馈给功能安全控制板，同时关节驱动器327具有关节速度限制参数以防止失速的功能；在功能安全控制板收到了已停止电机运行的情况下，关断48V电源开关以断开机械手的供电。
一种情况，功能安全控制板的位置指令速度限制模块在收到的关节驱动器327速度或者命令超限时，功能安全控制板发送命令停止关节驱动器，然后断关48V电源开关以断开机械手的供电。
第二方面，本申请实施例还提供了一种协作机器人，包第一方面所述的任一项的协作机器人功能安全控制电路。
第三方面，如图5所示，本申请实施例还提供了一种协作机器人功能安全控制方法，其特征在于，通过第一方面的控制电路实现，所述方法包括：
步骤S51，第一控制器和/或第二控制器接收与其对应的第一信号输入单元和/或第二信号输入单元输入的停止信号；
步骤S53，第一控制器和/或第二控制器判断是第一信号输入单元还是第二信号输入；
步骤S53，第一控制器和/或第二控制器根据信号输入类型进行安全控制。
如果是第一信号输入单元输入的停止信号，第一控制器和/或第二控制器根据第一信号输入单元输入的第一停止信号，发送控制信号至第一切断电路以切断与电源连接，同时发送控制信号至第二切断电路单元切断与电源连接，第二控制器通过第二通信模块将停止信号发送至机器人控制器，以便机器人控制器停止发送控制指令；
如果是第二信号输入单元输入的停止信号，第一控制器和/或第二控制器根据第二信号输入单元输入的第二停止信号，并发送控制信号至关节驱动器以关闭关节驱动器，第二控制器通过第二通信模块将停止信号发送至机器人控制器，以便机器人控制器停止发送控制指令，第一控制器和/或第二控制器发送控制信号至第二切断电路以切断与电源连接。
虽然，本文中已经用一般性说明及具体实施例对本申请作了详尽的描述，但在本申请基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本申请精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本申请要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种协作机器人功能安全控制电路，其特征在于，所述电路包括：第一控制器，第二控制器，第一信号输入单元，第二信号输入单元，第一切断电路和第二切断电路单元；
第一控制器和第二控制器分别均与第一信号输入单元和第二信号输入单元连接，第一控制器和第二控制器分别通过第一切断电路与电源连接，第一切断电路用于根据第一控制器和第二控制器的控制信号决定是否与电源切断，第一控制器还与第二切断电路单元连接；
所述第二切断电路单元还与电源和关节驱动器连接，所述关节驱动器通过第一通信模块与第一控制器连接以便相互之间进行通信，第一控制器和第二控制器之间相互通信连接，第二控制器通过第二通信模块与机器人控制器连接以便相互之间进行通信；
第一控制器和/或第二控制器根据第一信号输入单元输入的第一停止信号，发送控制信号至第一切断电路以切断与电源连接，同时发送控制信号至第二切断电路单元切断与电源连接，第二控制器通过第二通信模块将停止信号发送至机器人控制器，以便机器人控制器停止发送控制指令；
第一控制器和/或第二控制器根据第二信号输入单元输入的第二停止信号，并发送控制信号至关节驱动器以停止关节驱动器，第二控制器通过第二通信模块将停止信号发送至机器人控制器，以便机器人控制器停止发送控制指令，第一控制器和/或第二控制器发送控制信号至第二切断电路以切断与电源连接。
2.如权利要求1所述的协作机器人功能安全控制电路，其特征在于，第一信号输入单元包括第一停止信号输入模块和第二停止信号输入模块，第二信号输入单元包括第三停止信号输入模块和第四停止信号输入模块；
所述第一停止信号输入模块和第二停止信号输入模块分别与所述第一控制器连接；所述第三停止信号输入模块和第四停止输入信号模块分别与所述第二控制器连接。
3.如权利要求2所述的协作机器人功能安全控制电路，其特征在于，所述第一信号输入单元还包括第一隔离模块和第二隔离模块，第一停止信号输入模块通过第一隔离模块与第一控制器连接，第二停止信号输入模块通过第二隔离模块与第一控制器连接；
所述第二信号输入单元还包括第三隔离模块和第四隔离模块，第三停止信号输入模块通过第三隔离模块与第一控制器连接，第四停止信号输入模块通过第四隔离模块与第二控制器连接。
4.如权利要求1所述的协作机器人功能安全控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括第一信号输出模块和第二信号输出模块；
所述第一信号输出模块与第一控制器连接，所述第二信号输出模块与第一控制器连接以便将停止信号输出；
作为本申请一优选实施例，所述第一信号输出模块还包括第五隔离模块，第二信号输出模块还包括第六隔离模块。
5.如权利要求4所述的协作机器人功能安全控制电路，其特征在于，所述第一输出单元通过第五隔离模块与第一控制器连接，所述第二输出单元通过第六隔离模块与第二控制器连接。
6.如权利要求1所述的协作机器人功能安全控制电路，其特征在于，所述第一切断电路包括第一切断电路模块和第二切断电路模块；
第一切断电路模块分别与电源和第一控制器连接，第二切断电路模块分别与电源和第二控制器连接，第一切断电路模块用于根据第一控制器的控制指令切断与电源连接，第二切断电路模块用于根据第二控制器的控制指令切断与电源连接。
7.如权利要求6所述的协作机器人功能安全控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括第一检测单元和第二检测单元；
所述第一检测单元一端与电源连接，另一端与第一控制器连接，第一检测单元用于检测电源的电压和/或电流；
所述第二检测单元一端与电源连接，另一端与第二控制器连接，第二检测单元用于检测电源经过第一切断电路模块和第二切断电路模块后的电压和/或电流。
8.如权利要求1所述的协作机器人功能安全控制电路，其特征在于，所述第二切断电路单元包括第三切断电路模块和第四切断电路模块；
第三切断电路模块分别与电源，第一控制器和关节驱动器连接，第四切断电路模块分别与电源，第二控制器和第一切换电路连接。
9.一种协作机器人，其特征在于，包括如权利要求1至12所述的任一项的协作机器人功能安全控制电路。
10.一种协作机器人功能安全控制方法，其特征在于，通过如权利要求1至8的控制电路实现，所述方法包括：
第一控制器和/或第二控制器接收与其对应的第一信号输入单元和/或第二信号输入单元输入的停止信号；
第一控制器和/或第二控制器判断是第一信号输入单元还是第二信号输入；
如果是第一信号输入单元输入的停止信号，第一控制器和/或第二控制器根据第一信号输入单元输入的第一停止信号，发送控制信号至第一切断电路以切断与电源连接，同时发送控制信号至第二切断电路单元切断与电源连接，第二控制器通过第二通信模块将停止信号发送至机器人控制器，以便机器人控制器停止发送控制指令；
如果是第二信号输入单元输入的停止信号，第一控制器和/或第二控制器根据第二信号输入单元输入的第二停止信号，并发送控制信号至关节驱动器以停止关节驱动器，第二控制器通过第二通信模块将停止信号发送至机器人控制器，以便机器人控制器停止发送控制指令，第一控制器和/或第二控制器发送控制信号至第二切断电路以切断与电源连接。
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