CN114474037B - 机器人安全状态之控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种机器人安全状态之控制系统及方法，由选择装置选择跟随装置，将受控装置的安全状态设定追随跟随装置，当感测装置检测外来物离开工作环境时，依据跟随装置的状态，控制受控装置随跟随装置停止安全状态，以提升机器人的安全性。

Description

机器人安全状态之控制系统及方法

技术领域

本发明有关一种机器人，尤其关于机器人安全状态的跟随选择机制之控制系统及方法。

背景技术

随着机器人的技术蓬勃发展，工厂利用机器人，虽可协助作业人员快速进行加工组装制造作业，提高工厂生产效率，但是高速运作的机器人，严重影响到作业人员的安全，因此机器人工作环境的安全管制，形成维护机器人作业安全的主要课题。

许多工厂选择机器人替代部分人力，因而在工厂的系统整合的环境中，例如将一机器人安装于一轨道上，透过轨道的移动来带动机器人在工作环境中移动作业，另设置感测装置以监视作业人员等外来物进出机器人的工作环境，并将机器人、轨道及感测装置整合由一控制器控制，以维护机器人的作业安全。机器人作业中一旦感测装置检测到外来物进入机器人的工作环境，触发感测装置时，感测装置将通知控制器，将机器人及轨道带入停机或降速等安全状态，等到感测装置检测到外来物离开机器人的工作环境后，才通知控制器，使机器人及轨道停止安全状态，回复原来的作业状态，由此确保人员及机器人之安全。

然而，整合的装置通常包含较低级及较高级的受控装置，较低级的受控装置例如轨道，直接受控制器的控制，而较高级的受控装置，例如机器人，具有较多样的作业设定，为安全起见，通常设定停止后需经人员确认安全下，才能重新启动。因此，当外来物完全穿越或已进入感测装置无法感测的区域时，尽管停止的机器人尚待确认未启用，但控制器使得轨道自动离开安全状态并开始作动，带动机器人移动，极易导致机器人碰撞损伤，造成整合后使用安全性的风险。此外，将所有受控装置的安全状态，全部根据感测装置控制启动或停止，而无法视整合系统的特性调整设定，亦丧失整合弹性。鉴于上述问题，机器人在安全状态之控制系统及方法上，仍有问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的提供一种机器人安全状态之控制系统及方法，藉由选择装置选择跟随感测装置或受控装置，将受控装置的安全状态设定追随跟随装置，以提升机器人整合的弹性及安全性。

为了达到前述发明的目的，本发明机器人安全之控制系统，设感测装置检测外来物进出工作环境，产生一进入或离开的感测信号，于工作环境中多个受控装置，利用选择装置选择安全状态跟随受控装置或感测装置，由控制器连接感测装置、多个受控装置与选择装置，控制器包含第一输出状态及第二输出状态，第一输出状态控制多个受控装置进入安全状态，第二输出状态控制多个受控装置停止安全状态，当选择装置选择跟随感测装置时，在控制器接收感测装置的进入或离开感测信号，发送第一输出状态或第二输出状态至多个受控装置，启动或停止安全状态，而当选择装置选择跟随受控装置时，控制器接收感测装置的进入感测信号，发送第一输出状态至多个受控装置启动安全状态，而在控制器接收感测装置的离开感测信号，发送第二输出状态至跟随受控装置，再根据跟随受控装置的安全状态，控制多个受控装置的安全状态。

本发明机器人安全状态之控制方法，首先选择跟随感测装置或受控装置，利用感测装置感测外来物进出工作环境，当检查产生进入工作环境的感测信号，则发送第一输出状态至受控装置，启动受控装置进入安全状态，当检查产生离开工作环境的感测信号，检查选择跟随感测装置时，则设定第二输出状态跟随感测装置的感测信号，再根据感测信号发送第二输出状态至受控装置，停止安全状态，进行正常作业，当检查产生离开工作环境的感测信号，检查选择跟随受控装置时，则设定第二输出状态跟随受控装置的安全状态，发送第二输出状态至跟随受控装置，检查跟随受控装置停止安全状态，则发送第二输出状态至其余受控装置，停止安全状态。

附图说明

图1为本发明机器人安全状态之控制系统的示意图。

图2为本发明机器人安全状态之控制系统的方块图。

图3为本发明另一实施例的机器人安全状态之控制系统的方块图。

图4为本发明机器人安全状态之控制方法的流程图。

具体实施方式

有关本发明为达成上述目的，所采用之技术手段及其功效，兹举实施例，并配合图式加以说明如下。

请同时参考图1及图2，图1为本发明机器人安全状态之控制系统的示意图，图2为本发明机器人安全之控制系统的方块图。图1中，本发明的控制系统1于工作环境7中，设置一第一受控装置4与一第二受控装置5，工作环境7利用一感测装置3进行检测外来物8的进出。控制器2连接一感测装置3、第一受控装置4、第二受控装置5与选择装置6，选择装置6可经由控制器2选择安全状态跟随其一受控装置或感测装置3。其中，感测装置3可为视觉传感器，但类型可依需求而变化。本发明的第一受控装置4可以是简单的低级装置，直接受控制器2的控制，例如轨道，而第二受控装置5可以是复杂的高级装置，具有装置本身的作业设定，例如机器人、机器手臂或包含机器人或机器手臂的装置，整合为机器人利用轨道一动作作业，或者第一受控装置4与第二受控装置5皆可以是简单低级装置或复杂高级装置，例如整合为两个皆是机器手臂协同作业，本发明包含且不限于本实施例所限举例。

图2中，本发明控制系统1由控制器2连接感测装置3、第一受控装置4、第二受控装置5及选择装置6。其中控制器2包含第一输出状态及第二输出状态，例如以信号高电平及低电平区分第一输出状态及第二输出状态，第一输出状态可以为控制第一受控装置4或第二受控装置5进入安全状态，而第二输出状态可以控制第一受控装置4或第二受控装置5停止安全状态。安全状态可以有更多不同状态的设计，例如减速、停机与暂停等等，本发明包含且不限前述举例。

本发明控制系统1的选择装置6，利用切换开关选择控制器2安全状态输出跟随受控装置或感测装置3，当选择装置6选择跟随感测装置3时，控制器2根据感测装置3的感测信号S30，发送第一输出状态及第二输出状态至第一受控装置4及第二受控装置5，启动或停止安全状态，而当选择装置6选择跟随第二受控装置5时，控制器2根据感测装置3的感测信号S30，发送第一输出状态至第一受控装置4及第二受控装置5启动安全状态，而根据第二受控装置5的安全状态，发送第二输出状态至第一受控装置4及第二受控装置5，停止安全状态。此外，本实施例中的选择装置6虽为一切换开关，且选择装置6可以设置于控制器2外，即控制器2外接选择装置6，亦可以设置于控制器2内部，或者是设置于第一受控装置4或第二受控装置5上的实体开关，或者是外接于第一受控装置4或第二受控装置5，均可达到本发明的目的。

如图3所示，为本发明另一实施例机器人安全之控制系统的方块图。本发明控制系统1高级的第二受控装置5，为保有改变安全状态的弹性，是利用控制器2外接一重置装置9，重置装置9产生一重置信号S90至控制器2。控制器2将重置信号S90传输至第二受控装置5，使第二受控装置可由安全状态，重设为停止安全状态，即离开安全状态。而重置装置9可设为自动重置或手动重置，设定为自动重置时，第二受控装置5停止后由控制器2控制重置，而设定手动重置时，第二受控装置5停止后需经使用者重置。此外，实施例中未限制第一受控装置4与第二受控装置5需同时转变安全状态，安全状态可以先后转变，或自行设定转变时间差。而且，重置装置9亦可以设置于控制器2内，或为了使用者方便性而设置于其他地方，其中重置装置9可以为一种按钮开关，或人机接口上的一控制图形。

当本发明机器人安全状态之控制系统运作时，首先利用选择装置6选择跟随的对象，当选择装置6选择跟随感测装置3时，控制器2根据选择装置6的选择信号，设定第一输出状态及第二输出状态跟随感测装置3的感测信号S30。因此，当感测装置3感测外来物8进出工作环境7时，感测信号S30会有不同变化，所以感测装置3感测外来物8进入工作环境7，控制器2根据感测信号S30，发送第一输出状态至第一受控装置4及第二受控装置5，启动第一受控装置4及第二受控装置5进入安全状态。而当感测装置3感测外来物8离开工作环境7时，控制器2根据感测信号S30，发送第二输出状态至第一受控装置4及第二受控装置5，停止第一受控装置4及第二受控装置5的安全状态，进行正常作业。

但当选择装置6选择跟随第二受控装置5时，控制器2根据选择装置6的选择信号，设定第一输出状态跟随感测装置3，而第二输出状态跟随第二受控装置5的安全状态。因此，当感测装置3感测外来物8进入工作环境7，控制器2根据感测信号S30，发送第一输出状态至第一受控装置4及第二受控装置5，启动第一受控装置4及第二受控装置5进入安全状态。但当感测装置3感测外来物8离开工作环境7时，控制器2仅发送第二输出状态至第二受控装置5，并根据第二受控装置5的安全状态，假如第二受控装置5因设自动重置而停止安全状态，则再发送第二输出状态至第一受控装置4，停止第一受控装置4的安全状态，进行正常作业，假如第二受控装置5接收第二输出状态后，第二受控装置5因设手动重置仍停留在安全状态，控制器2则不发送第二输出状态至第一受控装置4，使第一受控装置4同样停留在安全状态。直到第二受控装置5手动重置改变状态停止安全状态，控制器2才发送第二输出状态至第一受控装置4，使第一受控装置4跟着停止安全状态，进行正常作业。

此外，重置装置9、选择装置6、感测装置3、第一受控装置4或第二受控装置5仅为实施例举例说明，本发明包含且不限于本实施例，其数量皆可依需求而减少或增加。或者，第一受控装置4或第二受控装置由不同控制器控制，两控制器之间设定有跟随状态，皆属于本发明之范畴。

请参阅图4，为本发明机器人安全状态之控制方法的流程图。本发明机器人安全状态之控制方法的详细步骤说明如下：步骤S01，开始控制安全状态；步骤S02，选择跟随的装置；步骤S03，感测装置感测外来物(例如作业人员或其他设备)进出工作环境；步骤S04，检查是否产生进入工作环境的感测信号S30？假如未产生进入工作环境的感测信号S30，则回到步骤S03继续感测感测信号S30，假如产生进入工作环境的感测信号S30，则至步骤S05，发送第一输出状态至受控装置，启动受控装置进入安全状态；再至步骤S06，检查是否产生离开工作环境的感测信号S30？假如未产生离开工作环境的感测信号S30，则继续感测离开信号，假如产生离开工作环境的感测信号S30，则至步骤S07，检查选择跟随的装置？当选择跟随感测装置时，则至步骤S08，设定第二输出状态跟随感测装置的感测信号S30，再至步骤S09，根据感测信号S30发送第二输出状态至受控装置4、5，停止安全状态，进行正常作业。

在步骤S07，当选择跟随受控装置时，则至步骤S10，设定第二输出状态跟随受控装置的安全状态，再至步骤S11，发送第二输出状态至跟随受控装置；步骤S12，检查跟随受控装置是否停止安全状态？假如跟随受控装置未停止安全状态，则至步骤S13，不发送第二输出状态至其余受控装置，维持在安全状态，再回到步骤S12，继续检查跟随受控装置的安全状态，假如跟随受控装置停止安全状态，则至步骤S14，发送第二输出状态至其余受控装置，停止安全状态。

基于上述，本发明机器人安全状态之控制系统及方法，就可藉由选择装置选择跟随感测装置或受控装置，将受控装置的安全状态设定追随跟随装置，在感测装置检测外来物离开工作环境时，依据跟随装置的状态，控制受控装置一起停止安全状态，进入正常工作，达到本发明提升机器人整合的安全性。

以上所述者，仅为用以方便说明本发明之实施例，本发明之范围不限于该等实施例，凡依本发明所做的任何变更，于不脱离本发明之精神下，皆属本发明申请专利之范围。

【符号说明】

1 控制系统

2 控制器

3 感测装置

4 第一受控装置

5 第二受控装置

6 选择装置

7 工作环境

8 外来物

9 重置装置

S30 感测信号

S90 重置信号

Claims (15)

1.一种机器人安全之控制系统，其包含：

感测装置，检测外来物进出工作环境，产生一进入或离开的感测信号；

多个受控装置，设于工作环境中；

选择装置，选择安全状态跟随所述多个受控装置之一或该感测装置；及

控制器，连接该感测装置、所述多个受控装置与该选择装置，包含第一输出状态及第二输出状态，第一输出状态控制所述多个受控装置进入安全状态，第二输出状态控制所述多个受控装置停止安全状态；

其中，该选择装置选择安全状态跟随该感测装置或其一受控装置作为跟随受控装置，选择跟随该感测装置时，在该控制器接收该感测装置的该进入或离开感测信号，发送该第一输出状态或该第二输出状态至所述多个受控装置，启动或停止安全状态，而当选择该跟随受控装置时，该控制器接收该感测装置的该进入感测信号，发送该第一输出状态至所述多个受控装置启动安全状态，而在该控制器接收该感测装置的该离开感测信号，发送该第二输出状态至该跟随受控装置，再根据该跟随受控装置的安全状态，控制所述多个受控装置的安全状态。

2.如权利要求1所述的机器人安全之控制系统，其中该控制器根据该跟随受控装置的停止安全状态，发送该第二输出状态至所述多个受控装置停止安全状态，而在该跟随受控装置启用安全状态，不发送第二输出状态至所述多个受控装置。

3.如权利要求1所述的机器人安全之控制系统，其中该安全状态为控制该受控装置减速、停机或暂停。

4.如权利要求1所述的机器人安全之控制系统，其中该第一输出状态及该第二输出状态以信号高电平及低电平区分。

5.如权利要求1所述的机器人安全之控制系统，其中该受控装置是直接受该控制器的控制的低级受控装置，或具有作业设定的高级受控装置。

6.如权利要求5所述的机器人安全之控制系统，其中该低级受控装置为一轨道，该高级受控装置为一机器人。

7.如权利要求1所述的机器人安全之控制系统，其中该选择装置为一切换开关，外接于该控制器，或设置于该控制器内部，或设置于所述多个受控装置之一上的实体开关，或外接于所述多个受控装置。

8.如权利要求1所述的机器人安全之控制系统，其中该控制器连接一重置装置，该重置装置产生一重置信号至该控制器，控制所述多个受控装置由启动安全状态，重置为停止安全状态。

9.如权利要求8所述的机器人安全之控制系统，其中该重置装置设为自动重置或手动重置，设定为该自动重置时，所述多个受控装置停止后由该控制器控制自动重置，而设定该手动重置时，所述多个受控装置停止后需经用户重置。

10.如权利要求8所述的机器人安全之控制系统，其中该重置装置为按钮开关或人机接口上的一控制图形。

11.一种机器人安全状态之控制方法，其步骤包含:

选择跟随感测装置或受控装置；

利用该感测装置感测外来物进出工作环境；

检查产生进入工作环境的感测信号，则发送第一输出状态至该受控装置，启动该受控装置进入安全状态；

检查产生离开工作环境的感测信号，且检查选择跟随受控装置时，则设定第二输出状态该跟随受控装置的安全状态；

发送该第二输出状态至该跟随受控装置；

检查该跟随受控装置停止安全状态，则发送该第二输出状态至其余受控装置，停止安全状态。

12.如权利要求11所述的机器人安全状态之控制方法，其中该检查未产生进入工作环境的感测信号，则继续感测感测信号。

13.如权利要求11所述的机器人安全状态之控制方法，其中该检查未产生离开工作环境的感测信号，则继续感测离开工作环境的感测信号。

14.如权利要求11所述的机器人安全状态之控制方法，其中检查该跟随受控装置未停止安全状态，则不发送该第二输出状态至其余受控装置，维持在安全状态，再继续检查该跟随受控装置的安全状态。

15.如权利要求11所述的机器人安全状态之控制方法，其中检查选择该跟随感测装置时，则设定该第二输出状态跟随该感测装置的该感测信号，再根据该感测信号发送该第二输出状态至该受控装置，停止安全状态，进行正常作业。