CN115657575A - 机器人的安全控制方法、安全控制电路及安全控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及机器人的安全控制领域，公开了机器人的安全控制方法、安全控制电路及安全控制系统，安全控制电路设有多个输入接口电路，输入接口电路可接入安全输入设备，该安全控制方法包括：确定输入接口电路接入的安全输入设备的第一类型信息；基于第一类型信息产生测试信号；将测试信号传送至输入接口电路，并从输入接口电路接收接入的安全输入设备对测试信号的反馈信号；基于反馈信号确定接入的安全输入设备是否异常；响应于有异常，控制机器人执行安全策略。本申请根据与不同输入接口电路连接的安全输入设备的第一类型信息以输出对应的测试信号，无需额外设置专用的安全继电器，能够降低成本且灵活配置接入的安全输入设备的数量和类型。

Description

机器人的安全控制方法、安全控制电路及安全控制系统

技术领域

本申请涉及机器人的安全控制领域，特别是涉及机器人的安全控制方法、安全控制电路及安全控制系统。

背景技术

随着工业自动化的推进，工业机器人的运用越来越多，在提高了工作效率的同时，工业机器人的安全功能技术成为研发设计中的重中之重，通常要求满足协作机器人安全标准所提出的安全架构。特别地，现有的工业机器人的控制柜通常配备有用于接入安全外设的安全输入输出接口，一般为适用于双路开关信号的固定接口，兼容市面上的安全继电器输出。

具体地，当安全外设具体为压力类传感器或电子类安全信号时，必须增加专用的安全PLC（安全继电器）作为中间过渡，将信号转化为机械类开关才能处理，成本昂贵。同时，固定接入的安全外设的类型及数量时，即固定了安全输入信号接口类型，用户仅可以按照预先的设定接入信号连接固定接口和安全外设，难以灵活配置使用不同类型以及数量的安全外设，不能应对灵活的实际应用需求。

发明内容

本申请至少提供机器人的安全控制方法、安全控制电路及安全控制系统，以降低成本且实现灵活配置接入的安全输入设备的类型以及数量。

本申请第一方面提供了一种机器人的安全控制方法，安全控制电路设有多个输入接口电路，输入接口电路可接入安全输入设备，该安全控制方法包括：

确定输入接口电路接入的安全输入设备的第一类型信息；

基于第一类型信息产生测试信号；

将测试信号传送至输入接口电路，并从输入接口电路接收接入的安全输入设备对测试信号的反馈信号；

基于反馈信号确定接入的安全输入设备是否异常；

响应于有异常，控制机器人执行安全策略。

本申请第二方面提供了一种机器人的安全控制电路，用于实现上述的安全控制方法，该安全控制电路包括：

多个输入接口电路，输入接口电路用于连接机器人的安全输入设备；

处理电路，与输入接口电路连接，处理电路用于确定接口电路接入的安全输入设备的第一类型信息，并基于类型信息产生测试信号及确定逻辑控制策略；处理电路还用于将测试信号传送至输入接口电路，并从输入接口电路接收接入的安全输入设备对测试信号的反馈信号；处理电路还用于基于反馈信号确定接入的安全输入设备是否异常，响应于有异常，基于逻辑控制策略控制机器人执行安全策略。

本申请第三方面提供了一种机器人的安全控制系统，该安全控制系统包括：

安全输入设备，用于采集危险触发信号；

伺服控制电路，与机器人连接，用于控制机器人；

主控制电路，与伺服控制电路连接，用于控制伺服控制电路；

安全控制电路，分别与安全输入设备及伺服控制电路连接，用于基于危险触发信号产生异常信号，伺服控制电路基于异常信号执行相应的子安全策略；其中安全策略包括若干子安全策略；

其中，安全控制器为上述的安全控制电路。

上述方案，通过设置多个输入接口电路，并通过确定多个输入接口电路对应接入的安全输入设备的第一类型信息，以基于第一类型信息产生不同的测试信号，使得与不同输入接口电路连接的安全输入设备能够根据不同的测试信号产生对应的反馈信号，并基于反馈信号确定接入的安全输入设备是否异常，响应于有异常，控制机器人执行安全策略，实现对机器人的安全控制。本申请的多个输入接口电路具有相同的电路设计，通过获取安全输入设备的第一类型信息以输出不同的测试信号，无需额外设置专用的安全继电器作为中间过渡，能够有效降低成本。同时，本申请通过输出与安全输入设备的第一类型信息对应的测试信号则可进行相应的测试，即本申请可实现灵活配置接入的安全输入设备的数量和类型，提高适用性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于说明本申请的技术方案。

图1是本申请机器人的安全控制方法一实施例的流程示意图；

图2是本申请机器人的安全控制方法另一实施例的结构示意图；

图3是本申请机器人的安全控制电路一实施例的结构示意图；

图4是图3中输入接口电路一实施例的结构示意图；

图5是图3中输入接口电路另一实施例的结构示意图；

图6是本申请机器人的安全控制电路另一实施例的结构示意图；

图7是本申请机器人的安全控制系统一实施例的结构示意图。

具体实施方式

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。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。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，都属于本申请保护的范围。

另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。

本申请提供一种机器人的安全控制方法，能够灵活配置接入机器人的安全输入设备的数量以及类型，以实现对机器人进行不同类别以及不同策略的安全控制。请参阅图1，图1是本申请机器人的安全控制方法一实施例的流程示意图。其中，本申请的机器人的安全控制方法的执行主体可为安全控制电路。

其中，安全控制电路具体可为图3所示结构，请参阅图3，图3是本申请机器人的安全控制电路一实施例的结构示意图。如图3所示，安全控制电路10包括多个输入接口电路12、处理电路11以及多个输出接口电路13。

具体地，输入接口电路12用于连接机器人的安全输入设备20，以接收不同安全输入设备20输入的对应的安全信号，其中不同输入接口电路12可连接相同或不同的安全输入设备20，即输入接口电路12接收的安全信号可相同或不同。可选地，本实施例输入接口电路12连接多个相同的安全输入设备20可实现冗余设置，防止仅设置一个相同类型的安全输入设备20损坏时，无法输入对应的安全信号，进而导致该机器人无法执行对应的安全策略，无法保证其满足安全标准和安全要求。可选地，本实施例输入接口电路12连接多个不同的安全输入设备20可实现多种类的安全策略控制，即本实施例所述的安全策略包括若干子安全策略，具体可包括急停、停止使能或复位等等，提高该机器人的安全级别，充分满足工业机器人功能安全标准。其中，工业机器人功能安全标准包括但不限于协作机器人安全标准ISO10218所提出的安全要求以及机械安全标准ISO 13849-1所提出的安全架构。

处理电路11连接输入接口电路12，以根据不同输入接口电路12输入的不同安全信号控制机器人执行相应的安全策略，实现安全控制。多个输出接口电路13与处理电路11连接，且与外设30连接，具体输出接口电路13的输入端连接处理电路11，输出端连接外设30，其中输出接口电路13可输出不同类型，即不同信号频率或不同波形的输出信号，处理电路11可通过输出接口电路13获取与该输出接口电路13连接的外设30的类型，进而根据外设30的类型判断其所接收的信号类型，控制输出接口电路13输出相应信号类型的输出信号至外设30。可选地，安全输入设备20具体可包括急停开关、安全门、使能开关以及复位按键等等，外设30具体可包括提示灯或者其他仪器设备开关等等。

处理电路11用于确定输入接口电路12接入的安全输入设备20的第一类型信息，并基于第一类型信息产生测试信号及确定逻辑控制策略。

其中，第一类型信息可以为安全输入设备20的类别或者类型，具体可根据安全输入设备20的工作模式进行区分，例如机械类需要判断物理开关是否闭合或断开，压力类需要判断所接收的外力值是否达到阈值，光学电子类需要判断是否接收到对应检测激光。因此，由于不同安全输入设备20的工作模式不同，需要接收不同的测试信号，才能实现对该测试信号的反馈，即安全输入设备20的第一类型信息决定了处理电路11所需要输出的测试信号类型。

处理电路11还用于将测试信号传送至输入接口电路12，并从输入接口电路12接收接入的安全输入设备20对测试信号的反馈信号。

其中，输入接口电路12并不改变处理电路11所产生的测试信号，也不改变安全输入设备20所产生的反馈信号。

处理电路11还用于基于反馈信号确定接入的安全输入设备20是否异常，响应于有异常，基于逻辑控制策略控制机器人执行安全策略。

其中，安全输入设备20对该测试信号的反馈不同，也反应了对应的测试结果，此时则需要处理电路11依据不同的测试结果判断需要执行的对应逻辑控制策略，进行相应的逻辑控制，以实现安全控制。具体地，当反馈信号与处理电路11存储的正常状态下的信号状态不同，则判断接入的安全输入设备20异常，其中异常状态可包括安全输入设备20发生不同类型损坏，使其无法对测试信号产生正确的反馈。因此，处理电路11还可进一步判断反馈信号的异常类型以确定安全输入设备20的异常类型，例如是否发生短接至地或短接至高电平等等。

处理电路11还用于确定输出接口电路13接入的外设30的第二类型信息，并基于第二类型信息产生输出信号，并通过输出接口电路13将输出信号传送给外设30。

其中，第二类型信息可以为外设30的类别或者类型，具体可根据外设30的工作模式进行区分。例如当外设30为电源提示灯时需要保持长亮，则需要接收一个具有稳定电压值的输出信号；当外设30为工作状态提示灯时，判断机器人工作状态异常时需要交替闪烁以提示操作者，则需要接收周期的脉冲信号。因此，当处理电路11通过输出接口电路13判断对应连接的外设30的类型，即可输出其所需的输出信号类型。

具体而言，本实施例的机器人的安全控制方法可以包括以下步骤：

步骤S11：确定输入接口电路接入的安全输入设备的第一类型信息。

其中，本实施例处理电路11确定输入接口电路12接入的安全输入设备20的第一类型信息，即确定安全输入设备20的工作类别，以确定要产生的对应测试信号。可选地，机器人的数据库中可存储有多种不同的安全输入设备20，包括不同类别以及不同信号，处理电路11可通过获取用户通过机器人的交互界面产生的选择信号，以在该数据库中读取该选择信号对应的第一类型信息。

步骤S12：基于第一类型信息产生测试信号。

其中，本实施例处理电路11根据步骤S11确定的第一类型信息对应的测试信号。具体地，处理电路11可通过软件配置的方式，根据步骤S11所确定的安全输入设备20的第一类型信息，选择对应输出的测试信号类型。可选地，在其他实施例中，处理电路11还可以通过硬件配置的方式，根据步骤S11所确定的安全输入设备20的第一类型信息，选择控制不同开关管导通以输出对应的测试信号。

步骤S13：将测试信号传送至输入接口电路，并从输入接口电路接收接入的安全输入设备对测试信号的反馈信号。

其中，本实施例处理电路11将步骤S12产生的测试信号输出至与该安全输入设备20连接的输入接口电路12，通过该输入接口电路12将测试信号传送至安全输入设备20。安全输入设备20基于该测试信号产生反馈信号，并将该反馈信号通过输入接口电路12传送至处理电路11。

具体地，当确定输入接口电路12接入的安全输入设备20的第一类型信息至少包括：机械类和/或压力传感器类时，输入接口电路12的具体接口可如图4所示。

其中，机械类的安全输入设备20通常具有两路安全输出信号，特点是包含有机械开关，种类包括：插销式开关、安全拉绳开关、紧急停止按钮、绞链连锁开关、安全使能开关、安全限位开关，安全地毯等。其中，机械开关还可包括按键开关，按键开关包括自锁按键开关以及无锁按键开关，自锁按键开关具体工作原理为按下自锁按键开关闭合，按键内的机械装置钩住触点，放手之后自锁按键开关仍处于闭合状态，当再次按下自锁按键开关时，按键内的机械装置脱钩，放手之后自锁按键开关即断开。无锁按键开关具体工作原理为按下时接通，松开手时断开。并且无锁按键开关配合继电器或电子电路可以实现电路自锁。

而机械开关的种类和形态也不完全相同。主要有以下2种：

1.双路常闭/常开开关：特点是输出包含两路开关，正常情况下开关闭合或者断开，异常状态下2路开关状态转换，比如急停按钮，处于常闭状态，按钮被按下时双开关断开；安全使能开关，处于常开状态，按钮按下时双开关闭合。

2.双路输出间有一个开关：例如压力传感器。当没有人或者重物对压力传感器施加压力时，即压力传感器的负重不超过限制值时，开关断开；当有人或者重物踩上安全地毯对压力传感器施加压力时，即压力传感器的负重超过限制值时，开关闭合。

可选地，结合图3，进一步参阅图4，图4是图3中输入接口电路一实施例的结构示意图。如图4所示，输入接口电路12包括输入电路121和输出电路122，其中输入电路121分别与处理电路11及安全输入设备20连接，信号流向为安全输入设备20至输入电路121，再至处理电路11；输出电路122分别与处理电路11及安全输入设备20连接，信号流向为处理电路11至输出电路122，再至安全输入设备20。可选地，输入接口电路12设置有接口板，即为图4所示的设置于安全输入设备20与输入电路121和输出电路122之间的方框，其中输入电路121和输出电路122的接口端子集成于所述接口板。当安全输入设备20接入输入接口电路12时，安全输入设备20的接口端子连接输入电路121和输出电路122的接口端子。

其中，输出电路122用于将测试信号传送至接入的安全输入设备20，具体为与输出电路122所在输入接口电路12连接的安全输入设备20，输入电路121用于从接入的安全输入设备20接收对测试信号的反馈信号，具体为与输入电路121所在输入接口电路12连接的安全输入设备20。

由于安全控制电路10设置有多个输入接口电路12，即设置有多个输入电路121和输出电路122，因此处理电路11可同时通过多个输出电路122向不同安全输入设备20输出对应的测试信号，并同时通过多个输入电路121接收不同安全输入设备20所反馈的对应的反馈信号。在另一实施例中，处理电路11还可分时输出多个测试信号，此时可能存在有输出电路122向一安全输入设备20输出测试信号，且输入电路121接收另一安全输入设备20的反馈信号。

具体地，由于处理电路11的常规工作电压为3.3V，且安全输入设备20的常规工作电压为22V，因此需要对输出的测试信号和/或输入的反馈信号做隔离变压处理，以使安全输入设备20能够对所接收到的处理电路11输出的测试信号进行工作，即反馈，以及使处理电路11能够对所接收到的安全输入设备20输出的反馈信号进行工作，即确定具体的逻辑控制策略。

可选地，输出电路122包括第一隔离变压电路，分别与处理电路11及接入的安全输入设备20连接，用于实现测试信号的变压及隔离；或者，输入电路121包括第二隔离变压电路，分别与处理电路11及接入的安全输入设备20连接，用于实现反馈信号的变压及隔离；或者，输出电路122设置有第一隔离变压电路的同时，输入电路121设置有第二隔离变压电路，实现双重变压及隔离的效果，提高对机器人的安全控制效果。

基于上述实施例所阐述的输入接口电路12的具体结构，步骤S13可具体包括以下步骤：

步骤S131：将测试信号通过输出电路传送至接入的安全输入设备，并从输入电路接收接入的安全输入设备对测试信号的反馈信号。

其中，本实施例输入接口电路12将处理电路11所产生的测试信号输出至输出电路122，进一步通过输出电路122将测试信号传送至与其连接的安全输入设备20，安全输入设备20对该测试信号进行反馈，并将反馈信号传输至输入电路121，输入电路121进一步将反馈信号传输至后续的接口电路，以进一步执行步骤S132和步骤S133。

可选地，输入接口电路12通过设置有第一隔离变压电路的输出电路122进一步通过执行步骤S132，输入接口电路12通过设置有第二隔离变压电路的输入电路121进一步通过执行步骤S133。

步骤S132：利用输出电路对测试信号进行隔离变压处理，以将隔离变压处理后的测试信号传送至接入的安全输入设备。

其中，本实施例输入接口电路12通过第一隔离变压电路对由处理电路11输入的测试信号进行隔离变压处理，并将隔离变压处理后的测试信号输出至输出电路122，进而通过输出电路122将测试信号传送至接入的安全输入设备20，其中隔离变压处理后的测试信号的电压幅值即为该安全输入设备20的工作电压值。

可选地，在本实施例中，第一隔离变压电路设置于输出电路122中。可选地，在另一实施例中，第一隔离变压电路还可以集成于处理电路11中，在处理电路11通过步骤S12确定接入的安全输入设备20的第一类型信息对应的测试信号时，同时获取该安全输入设备20对应的工作电压，以调节集成于处理电路11的第一隔离变压电路，使得处理电路11输出的测试信号即符合该安全输入设备20的工作电压。

步骤S133：利用输入电路对反馈信号进行隔离变压处理，以从输入电路接收隔离变压处理后的接入的安全输入设备对测试信号的反馈信号。

其中，本实施例输入接口电路12通过第二隔离变压电路对安全输入设备20输入的反馈信号进行隔离变压处理，并将隔离变压处理后的反馈信号传输至输入电路121，进而通过输入电路121将反馈信号传送至处理电路11，其中隔离变压处理后的反馈信号的电压幅值即为处理电路11的工作电压值。

可选地，在本实施例中，第二隔离变压电路设置于输入电路121中。可选地，在另一实施例中，第二隔离变压电路还可以集成于处理电路11中，在安全输入设备20根据测试信号所产生的反馈信号传输至处理电路11时，首先输入集成于处理电路11的第二隔离变压电路，通过调节第二隔离变压电路的工作状态，进而调节反馈信号的信号状态。其中，处理电路11通过步骤S12确定接入的安全输入设备20的第一类型信息对应的测试信号时，同时获取该安全输入设备20对应的工作电压，以调节第二隔离变压电路的工作状态，使得第二隔离变压电路输出的反馈信号即符合处理电路11的工作电压。

具体地，当确定输入接口电路12接入的安全输入设备20的第一类型信息包括电子类，输入接口电路12的具体接口可如图5所示。

其中，光学电子类的安全输入设备20：通常为光传感器，输出为电子信号，比如安全光栅或者激光雷达。其中安全光栅的工作原理具体为：安全光栅由发射器接收器组成，发射器由多个红外发射管在同一条直线上等间距排列组成，接收器由与发射器数量、光轴间距等相等的红外接收管排列而成，接收管与发射管一一对应，通过内部电路控制接收器和发射器对应的发射管与接收管同步信号，发射器与接收器组成的保护区域就是安全光栅的保护区域。激光雷达的工作原理具体为：由激光雷达发射系统发送一个激光信号，当激光信号打到被测目标物上时引起散射，经目标反射后被接收系统收集，通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。

具体地，光学电子类的安全输入设备20典型的安全输出为一对OSSD信号（OutputSignal Switch Device，输出信号切换装置）。OSSD常态是2路带周期性负脉冲信号的高电平，相当于输出高电平，当光幕或者激光雷达检测到物体遮挡时，控制安全输出动作，OSSD变为低电平；当设备自检发生故障时，OSSD输出也为低电平。

由于光学电子类的安全输入设备20可以自己产生激发光，即测试信号，因此不需要处理电路11输出测试信号至安全输入设备20，而单路的测试信号无法判断异常原因，需要在该测试信号的基础上叠加一个基础信号，通过判断基础信号与该测试信号的幅值以及频值的变化值，即可判断异常原因。

可选地，结合图3，进一步参阅图5，图5是图3中输入接口电路另一实施例的结构示意图。如图5所示，本实施例的输入接口电路12包括输入电路121，输入电路121分别与处理电路11及安全输入设备20连接，用于从处理电路11获取测试信号，并将测试信号与接入的安全输入设备20输出的脉冲信号进行叠加处理。可选地，输入接口电路12设置有接口板，即为图5所示的设置于安全输入设备20与输入电路121之间的方框，其中输入电路121的接口端子集成于所述接口板。当安全输入设备20接入输入接口电路12时，安全输入设备20的接口端子连接输入电路121的接口端子。

同时，由于安全输入设备20能够自己产生脉冲信号，为了防止脉冲信号在输入处理电路11时混杂其他波段的信号，需要对脉冲信号进行滤波处理。具体地，输入电路121进一步包括滤波电路，滤波电路设置于输入电路121的输入侧，连接安全输入设备20，用于对脉冲信号进行滤波处理。

另一方面，由于安全输入设备20产生的脉冲信号在经过滤波处理之后很可能得到的是一个恒压信号，难以分辨其中的测试脉冲，因此本实施例输入电路121进一步设置信号叠加电路，信号叠加电路分别与滤波电路及处理电路11连接，用于将测试信号与滤波后的脉冲信号进行叠加处理，并将叠加处理所得的信号反馈给处理电路11。

基于上述实施例所阐述的输入接口电路12的具体结构，步骤S13还可具体包括以下步骤：

步骤S231：利用输入电路对接入的安全输入设备的脉冲信号进行滤波处理。

其中，本实施例输入接口电路12通过输入电路121的滤波电路对安全输入设备20输入的脉冲信号进行滤波处理，以去除脉冲信号混杂的其余波段的信号，得到一恒压信号。

步骤S232：将测试信号传送至输入电路，并利用输入电路将测试信号与滤波处理后的脉冲信号进行叠加处理。

其中，本实施例处理电路11将测试信号传送至输入电路121，并通过输入电路121的信号叠加电路将测试信号与滤波处理后的脉冲信号进行叠加处理，以得到具有测试脉冲的测试信号。

步骤S233：从输入电路接收叠加处理后的信号作为接入的安全输入设备对测试信号的反馈信号。

其中，本实施例处理电路11从输入电路121接收反馈信号，即为接收叠加处理后的信号作为接入的安全输入设备20对测试信号的反馈信号。

步骤S14：基于反馈信号确定接入的安全输入设备是否异常。

其中，本实施例处理电路11进一步对通过步骤S131-步骤S133或者通过步骤S231-步骤S233所获得的反馈信号进行判断，即可判断接入的安全输入设备20是否异常。

具体地，处理电路11输出的两路测试信号，且两路测试信号之间具有一定的相位差，安全输入设备20根据两路测试信号产生两路反馈信号，处理电路11将两路反馈信号进行融合处理，并基于融合处理后的信号判断接入的安全输入设备20是否异常。

可选地，结合图3，进一步参阅图6，图6是本申请机器人的安全控制电路另一实施例的结构示意图。如图6所示，接入的安全输入设备20设置有两个信号传输通道，输入接口电路12包括两个子输入接口电路123，与两个信号传输通道一一对应设置，即123分别连接对应的信号传输通道和处理电路11。

进一步地，如图6所示，处理电路11包括第一控制电路111和第二控制电路112。其中，第一控制电路111与两个子输入接口电路123中的一者连接，用于基于该子输入接口电路123输入的反馈信号及逻辑控制策略产生第一检测结果；第二控制电路112与两个子输入接口电路123中的另一者连接，用于基于另一者输入的的反馈信号及逻辑控制策略产生第二检测结果。进一步地，第一控制电路111还用于对第一检测结果及第二检测结果进行交叉验证，以判断定处理电路11是否异常。

可选地，输入接口电路12设置有接口板，即为图6所示的设置于安全输入设备20与两个子输入接口电路123之间的方框，其中子输入接口电路123的接口端子集成于所述接口板。当安全输入设备20接入输入接口电路12时，安全输入设备20的接口端子对应连接相应的子输入接口电路123的接口端子。

基于输入接口电路12的上述结构，步骤S13和S14还可具体包括以下步骤：

步骤S331：将测试信号分别传送至两个子输入接口电路，并从两个子输入接口电路中分别接收安全输入设备20通过对应信号传输通道输入对测试信号的反馈信号。

其中，本实施例处理电路11通过第一控制电路111和第二控制电路112将测试信号分别传送至两个子输入接口电路123，两个子输入接口电路123将两路测试信号分别通过两个信号传输通道传输至安全输入设备20，并分别接收安全输入设备20对测试信号的反馈信号，进一步将接收到的两路反馈信号分别传输至第一控制电路111和第二控制电路112。本实施例通过冗余设置两个子输入接口电路123，能够有效判断接入的安全输入设备的异常状态是否异常。

步骤S341：基于两个信号传输通道对应的反馈信号确定接入的安全输入设备是否异常。

其中，本实施例处理电路11基于两个信号传输通道对应的反馈信号确定接入的安全输入设备20是否异常。

具体地，响应于处理电路11检测两路测试信号与两路反馈信号对应相同，则确定安全输入设备20无异常，即安全输入设备20处于正常工作状态且其状态信息为双通道闭合。响应于处理电路11检测两路反馈信号均为低电平信号，确定安全输入设备20无异常，即安全输入设备20处于正常工作状态且其状态信息为双通道断开。响应于处理电路11检测两路反馈信号中的一者恒为低电平信号，且另一者与对应的测试信号相同，确定安全输入设备20异常，且其状态信息为与一者对应的信号传输通道闭合。响应于处理电路11检测两路反馈信号中的一者恒为低电平信号，确定安全输入设备20异常，且其状态信息为与低电平信号对应的信号传输通道短接地。响应于处理电路11检测两路反馈信号均为高电平信号，确定两个信号传输通道之间短路。响应于处理电路11检测两路反馈信号中的一者恒为高电平信号，确定安全输入设备20异常，且其状态信息为与高电平信号对应的信号传输通道短接到高电平。

可选地，由于处理电路11在检测到出现一路反馈信号恒为低电平信号时，即会判断安全输入设备20异常，即刻进行逻辑控制策略，包括停机或减速中的至少一项，因此能与检测到两路反馈信号均为低电平信号的正常状态进行区分。同时，由于处理电路11在检测到出现一路反馈信号恒为高电平信号时，即可判断出与高电平信号对应的信号传输通道短接到高电平，即刻进行逻辑控制策略，包括停机或减速中的至少一项，因此能与检测到两路反馈信号均为高电平信号的异常状态进行区分。

进一步地，第一控制电路111和第二控制电路112还可执行下述步骤：

步骤S342：基于一信号传输通道对应的反馈信号及逻辑控制策略产生第一检测结果，及基于另一信号传输通道对应的反馈信号及逻辑控制策略产生第二检测结果。

其中，本实施例第一控制电路111基于一信号传输通道对应的反馈信号及逻辑控制策略产生第一检测结果，第二控制电路112基于另一信号传输通道对应的反馈信号及逻辑控制策略产生第二检测结果。

步骤S343：对第一检测结果及第二检测结果进行交叉验证，以确定安全控制电路的处理电路是否异常。

其中，本实施例第一控制电路111和第二控制电路112对第一检测结果及第二检测结果进行交叉验证，以确定安全控制电路10的处理电路11是否异常。本实施例通过第一控制电路111和第二控制电路112实现对检测结果进行冗余检测，有效提高检测的准确性，进而提高该机器人的安全级别，充分满足工业机器人功能安全标准。其中，工业机器人功能安全标准包括但不限于协作机器人安全标准ISO 10218所提出的安全要求以及机械安全标准ISO 13849-1所提出的安全架构。具体使工业机器人的安全功能需满足Category 3和Performance Level d。

步骤S15：响应于有异常，控制机器人执行安全策略。

其中，本实施例根据步骤S341或步骤S343检测到接入的安全输入设备20异常或安全控制电路10的处理电路11异常时，控制机器人执行安全策略，例如控制停机或扭矩关断或控制减速等等，多种安全策略与处理电路11所判断的安全输入设备20的异常类型或处理电路11自身的异常相匹配。

本申请还提供另一种机器人的安全控制方法，请参阅图2，图2是本申请机器人的安全控制方法另一实施例的结构示意图。如图2所示，本实施例的机器人的安全控制方法可以包括以下步骤：

步骤S16：确定输出接口电路接入的外设的第二类型信息。

其中，本实施例处理电路11确定输出接口电路13接入的外设30的第二类型信息，即确定外设30的工作类别，以确定要产生对应的输出信号。可选地，机器人的数据库中可存储有多种不同的外设30，包括不同类别以及不同信号，处理电路11可通过获取用户通过机器人的交互界面产生的选择信号，以在该数据库中读取该选择信号对应的第二类型信息。

步骤S17：基于第二类型信息产生输出信号。

其中，本实施例的输出信号包括高低电平信号或者OSSD信号，可根据外设30的第二类型信息配置为输出高低电平信号或者OSSD信号。可选地，本实施例处理电路11根据步骤S16确定的第二类型信息对应的输出信号。具体地，处理电路11可通过软件配置的方式，根据步骤S16所确定的安全输入设备20的第二类型信息，选择对应的输出信号类型。可选地，在其他实施例中，处理电路11还可以通过硬件配置的方式，根据步骤S16所确定的安全输入设备20的第二类型信息，选择控制不同开关管导通以对应的输出信号。

步骤S18：利用输出接口电路将输出信号传送给外设。

其中，本实施例处理电路11将步骤S17产生的输出信号传输至输出接口电路13，并进一步通过输出接口电路13传输至外设30，以使外设30根据对应输出信号执行相应的操作，如亮灯提示或启动后续器件工作等等。

本申请通过设置多个输入接口电路12，并通过确定多个输入接口电路12对应接入的安全输入设备20的第一类型信息，以基于第一类型信息产生不同的测试信号，使得与不同输入接口电路12连接的安全输入设备20能够根据不同的测试信号产生对应的反馈信号，并基于反馈信号确定接入的安全输入设备20是否异常，响应于有异常，控制机器人执行安全策略，实现对机器人的安全控制。同时，本申请通过输出与安全输入设备20的第一类型信息对应的测试信号则可进行相应的测试，即本申请可实现灵活配置接入的安全输入设备20的数量和类型，提高适用性。

另外，本申请的多个输入接口电路12具有相同的电路设计，通过获取安全输入设备20的第一类型信息以输出不同的测试信号，即使同一电路实现不同的功能，且无需额外设30置专用的安全继电器作为中间过渡，能够有效降低成本。并且，本申请输入接口电路12设计采用分离的电阻，电容，MOS管和光耦器件，较其他集成IC方式有成本优势。

并且，本申请通过多个输入接口电路12获取对应安全输入设备20的反馈信号，实现冗余设置，通过输入接口电路12中的多个子输入接口电路123判断接入的安全输入设备的异常状态是否异常，通过处理电路11中的第一控制电路111和第二控制电路112实现冗余检测，多重冗余设置能够有效提高检测的准确性，进而提高该机器人的安全级别，满足工业机器人功能安全标准。其中，工业机器人功能安全标准包括但不限于协作机器人安全标准ISO 10218所提出的安全要求以及机械安全标准ISO 13849-1所提出的安全架构。

本申请还提供一种机器人的安全控制系统，请参阅图7，图7是本申请机器人的安全控制系统一实施例的结构示意图。如图7所示，机器人的安全控制系统包括安全输入设备41、伺服控制电路42、主控制电路43以及安全控制电路44。其中安全输入设备41为上述实施例所述的安全输入设备20，安全控制电路44为上述实施例所述的安全控制电路10，在此不再赘述。

具体地，安全输入设备41用于采集危险触发信号；伺服控制电路42与机器人连接，用于控制机器人；主控制电路43与伺服控制电路42连接，用于控制伺服控制电路42；安全控制电路44分别与安全输入设备41及伺服控制电路42连接，用于基于危险触发信号产生异常信号，伺服控制电路42基于异常信号执行安全策略。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (16)

1.一种机器人的安全控制方法，其特征在于，安全控制电路设有多个输入接口电路，所述输入接口电路可接入安全输入设备，所述安全控制方法包括：

确定所述输入接口电路接入的安全输入设备的第一类型信息；

基于所述第一类型信息产生测试信号；

将所述测试信号传送至所述输入接口电路，并从所述输入接口电路接收所述接入的安全输入设备对所述测试信号的反馈信号；

基于所述反馈信号确定所述接入的安全输入设备是否异常；

响应于有异常，控制所述机器人执行安全策略。

2.根据权利要求1所述的安全控制方法，其特征在于，所述第一类型信息至少包括：机械类和/或压力传感器类，所述输入接口电路包括输入电路及输出电路；

所述将所述测试信号传送至所述输入接口电路，并从所述输入接口电路接收所述接入的安全输入设备对所述测试信号的反馈信号，包括：

将所述测试信号通过所述输出电路传送至所述接入的安全输入设备，并从所述输入电路接收所述接入的安全输入设备对所述测试信号的反馈信号。

3.根据权利要求2所述的安全控制方法，其特征在于，所述将所述测试信号传送至所述输入接口电路，并从所述输入接口电路接收所述接入的安全输入设备对所述测试信号的反馈信号，还包括：

利用所述输出电路对所述测试信号进行隔离变压处理，以将隔离变压处理后的所述测试信号传送至所述接入的安全输入设备；和/或

利用所述输入电路对所述反馈信号进行隔离变压处理，以从所述输入电路接收隔离变压处理后的所述接入的安全输入设备对所述测试信号的反馈信号。

4.根据权利要求1所述的安全控制方法，其特征在于，所述第一类型信息包括电子类，所述输入接口电路包括输入电路，所述将所述测试信号传送至所述输入接口电路，并从所述输入接口电路接收所述接入的安全输入设备对所述测试信号的反馈信号，包括：

利用所述输入电路对所述接入的安全输入设备的脉冲信号进行滤波处理；

将所述测试信号传送至所述输入电路，并利用所述输入电路将所述测试信号与所述滤波处理后的脉冲信号进行叠加处理；

从所述输入电路接收叠加处理后的信号作为所述接入的安全输入设备对所述测试信号的反馈信号。

5.根据权利要求1所述的安全控制方法，其特征在于，所述安全控制电路还包括输出接口电路，用于连接外设，所述安全控制方法还包括：

确定所述输出接口电路接入的外设的第二类型信息；

基于所述第二类型信息产生输出信号；

利用所述输出接口电路将所述输出信号传送给所述外设；

其中，所述输出信号包括：高低电平信号或者OSSD信号。

6.根据权利要求1所述的安全控制方法，其特征在于，所述接入的安全输入设备设有两个信号传输通道，所述输入接口电路包括两个子输入接口电路，所述两个子输入接口电路与所述两个信号传输通道一一对应设置，所述将所述测试信号传送至所述输入接口电路，并从所述输入接口电路接收所述接入的安全输入设备对所述测试信号的反馈信号，包括：

将所述测试信号分别传送至所述两个子输入接口电路，并从所述两个子输入接口电路中分别接收对应的信号传输通道对所述测试信号的反馈信号；

所述基于所述反馈信号确定所述接入的安全输入设备是否异常，包括：

基于两个所述信号传输通道对应的所述反馈信号确定所述接入的安全输入设备是否异常。

7.根据权利要求6所述的安全控制方法，其特征在于，还包括：

基于一所述信号传输通道对应的反馈信号及逻辑控制策略产生第一检测结果，及基于另一所述信号传输通道对应的反馈信号及所述逻辑控制策略产生第二检测结果；

对所述第一检测结果及所述第二检测结果进行交叉验证，以确定所述安全控制电路的处理电路是否异常。

8.一种机器人的安全控制电路，其特征在于，用于实现权利要求1至7任一项所述的安全控制方法，所述安全控制电路包括：

多个输入接口电路，所述输入接口电路用于连接所述机器人的安全输入设备；

处理电路，与所述输入接口电路连接，所述处理电路用于确定所述接口电路接入的安全输入设备的类型信息，并基于所述第一类型信息产生测试信号及确定逻辑控制策略；所述处理电路还用于将所述测试信号传送至所述输入接口电路，并从所述输入接口电路接收所述接入的安全输入设备对所述测试信号的反馈信号；所述处理电路还用于基于所述反馈信号确定所述接入的安全输入设备是否异常，响应于有异常，基于所述逻辑控制策略控制所述机器人执行安全策略。

9.根据权利要求8所述的安全控制电路，其特征在于，所述输入接口电路包括：

输入电路，分别与所述处理电路及所述安全输入设备连接；

输出电路，分别与所述处理电路及所述安全输入设备连接；

所述输出电路用于将所述测试信号传送至所述接入的安全输入设备，所述输入电路用于从所述接入的安全输入设备接收对所述测试信号的反馈信号。

10.根据权利要求9所述的安全控制电路，其特征在于，所述输出电路包括第一隔离变压电路，分别与所述处理电路及所述接入的安全输入设备连接，用于实现所述测试信号的变压及隔离；和/或

所述输入电路包括第二隔离变压电路，分别与所述处理电路及所述接入的安全输入设备连接，用于实现所述反馈信号的变压及隔离。

11.根据权利要求8所述的安全控制电路，其特征在于，所述输入接口电路包括：

输入电路，分别与所述处理电路及所述安全输入设备连接，用于从所述处理电路获取所述测试信号，并将所述测试信号与所述接入的安全输入设备输出的脉冲信号进行叠加处理。

12.根据权利要求11所述的安全控制电路，其特征在于，所述输入电路包括：

滤波电路，与所述安全输入设备连接，用于对所述脉冲信号进行滤波处理；

信号叠加电路，分别与所述滤波电路及所述处理电路连接，用于将所述测试信号与滤波后的所述脉冲信号进行叠加处理，并反馈给所述处理电路。

13.根据权利要求8所述的安全控制电路，其特征在于，还包括：

输出接口电路，与所述处理电路连接，且用于与外设连接；

所述处理电路还用于确定所述输出接口电路接入的外设的第二类型信息，并基于所述第二类型信息产生输出信号；所述输出接口电路用于将所述输出信号传送给所述外设；

其中，所述输出信号包括：高低电平信号或者OSSD信号。

14.根据权利要求8所述的安全控制电路，其特征在于，所述接入的安全输入设备设有两个信号传输通道，所述输入接口电路包括两个子输入接口电路，与所述两个信号传输通道一一对应设置。

15.根据权利要求14所述的安全控制电路，其特征在于，所述处理电路包括：

第一控制电路，与所述两个子输入接口电路中的一者连接，用于基于所述一者的反馈信号及所述逻辑控制策略产生第一检测结果；

第二控制电路，与所述两个子输入接口电路中的另一者连接，用于基于所述另一者的反馈信号及所述逻辑控制策略产生第二检测结果；

所述第一控制电路还用于对所述第一检测结果及所述第二检测结果进行交叉验证，以确定所述处理电路是否异常。

16.一种机器人的安全控制系统，其特征在于，包括：

安全输入设备，用于采集危险触发信号；

伺服控制电路，与所述机器人连接，用于控制所述机器人；

主控制电路，与所述伺服控制电路连接，用于控制所述伺服控制电路；

安全控制电路，分别与所述安全输入设备及所述伺服控制电路连接，用于基于所述危险触发信号产生异常信号，所述伺服控制电路基于所述异常信号执行相应的子安全策略；其中所述安全策略包括若干所述子安全策略；

其中，所述安全控制电路为权利要求8至15任一项所述的安全控制电路。

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