DE102015005212A1

DE102015005212A1 - Sicherheitsüberwachungsvorrichtung für einen ein Werkstück greifenden und tragenden Roboter

Info

Publication number: DE102015005212A1
Application number: DE102015005212.8A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Naitou; Soichi Arita; Hiromitsu Takahashi
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2015-11-05
Anticipated expiration: 2035-04-24
Also published as: JP2015208834A; US20150314445A1; JP5820013B1; US9682478B2; DE102015005212B4; CN105034025A; CN105034025B

Abstract

Eine Sicherheitsüberwachungsvorrichtung umfasst eine Werkstückparameter-Schalteinheit, die einen Werkstückparameter umschaltet, eine Schätzeinheit einer äußeren Kraft, die als einen Schätzwert einer äußeren Kraft unter Verwendung des Werkstückparameters eine von einer äußeren Umgebung auf den Roboter wirkende Kraft schätzt, eine Überwachungseinheit einer äußeren Kraft, die den Roboter stoppt, wenn der Schätzwert einer äußeren Kraft eine Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft erfüllt, eine Arbeitsüberwachungseinheit, die den Roboter basierend auf Bedingungen, wie etwa eine Position des Roboters, die sich innerhalb einer vorbestimmten Bereichs befindet, stoppt, einen Arbeitsüberwachungszustands-Schalteinheit, die zwischen einem Deaktivierungsbefehl und einem Aktivierungsbefehl für die Arbeitsüberwachungseinheit umschaltet, und eine Einstelleinheit der Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft, die auf den Deaktivierungsbefehl hin die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft auf eine Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für eine Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit umschaltet und auf den Aktivierungsbefehl hin auf eine Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für eine Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit umschaltet.

Description

Hintergrund
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsüberwachungsvorrichtung für einen Roboter, der ein Werkstück greift und trägt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Sicherheitsüberwachungsvorrichtung zum Überwachen eines Roboters, der mit einer Krafterfassungseinheit zum Erfassen einer auf den Roboter wirkenden Kraft oder eines Drehmoments ausgestattet ist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eine an einem Roboter angebrachte Krafterfassungseinheit erfasst eine Kraft oder ein Drehmoment (nachfolgend als „äußere Kraft” bezeichnet), die/das der Roboter von einer äußeren Umgebung aufnimmt, um den Roboter zu stoppen oder dem Roboter zu ermöglichen, aufgrund der erfassten äußeren Kraft eine Vermeidungsmaßnahme zu ergreifen. Dies kann eine Kraft reduzieren, die der Roboter auf eine äußere Umgebung ausübt.
Wenn ein solcher Roboter ein Werkstück trägt, ändert sich ein Erfassungswert der Krafterfassungseinheit abhängig davon, ob der Roboter das Werkstück greift oder nicht. Mit anderen Worten, der Erfassungswert kann sich um einen Betrag ändern, der einer Masse des Werkstücks entspricht. Um die äußere Kraft genau zu erfassen, ist es dementsprechend notwendig, die Masse des Werkstücks, eine Position des Schwerpunkts des Werkstücks und eine Trägheitsmatrix des Werkstücks, die für die Berechnung der äußeren Kraft verwendet werden (nachfolgend als Werkstückparameter bezeichnet), in Übereinstimmung mit dem Werkstück zuzuschalten.
Zudem ist es möglich, dass selbst dann, wenn der Roboter ein Werkstück greift, die Krafterfassungseinheit nicht in der Lage ist, eine gesamte Masse des Werkstücks zu erfassen. Ein Beispiel ist eine Situation, in der der Roboter ein auf einem Tisch abgesetztes Werkstück anhebt. Da das Werkstück durch den Tisch getragen wird, erfasst die Krafterfassungseinheit die Masse des Werkstücks überhaupt nicht, oder erfasst nur einen Teil dessen Masse, wenn der Roboter das Werkstück lediglich greift. Wenn dann der Roboter das Werkstück anhebt, entfernt sich das Werkstück vom Tisch und ermöglich dabei der Krafterfassungseinheit, die gesamte Masse des Werkstücks zu erfassen. Folglich kann die Krafterfassungseinheit, nachdem der Roboter das Werkstück greift und bevor sich das Werkstück vom Tisch entfernt, eine äußere Kraft nicht genau erfassen.
Dasselbe trifft zu, wenn der Roboter das Werkstück auf dem Tisch absetzt. Insbesondere in der Situation, in der Roboter das Werkstück absetzt, und zwar nachdem das Werkstück in Kontakt mit dem Tisch kommt und bevor der Roboter das Werkstück freigibt, kann die Krafterfassungseinheit eine äußere Kraft nicht genau erfassen. In Bezug auf den Arbeitsvorgang des Roboters, der das Werkstück anhebt und dessen Arbeitsvorgang, der das Werkstück absetzt, ist es demzufolge selbst beim Überwachen einer äußeren Kraft schwierig, die Sicherheit des Roboter zu überwachen.
Die japanische Patentschrift Nr. 5088156 offenbart eine Roboter-Sicherheitsüberwachungsvorrichtung zum Überwachen der Sicherheit zum Zeitpunkt eines Werkzeugwechsels. In dieser Patentliteratur wird, wenn die aktuelle Werkzeuginformation als Steuerungsinformation in einem Programm nicht mit der Werkzeuginformation eines aktuell angebrachten Werkzeugs übereinstimmt, die Sicherheit zum Zeitpunkt dessen Wechsels überwacht, indem überwacht wird, ob die Position eines Roboters innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt oder nicht.
Außerdem offenbart die japanische Patentschrift Nr. 5154712 eine Technik zum Beibehalten eines Ruhezustands eines Roboters, wenn der Roboter ein Werkstück greift oder freigibt. Bei dieser Technik wird dann, wenn der Roboter das Werkstück greift, ein Umschalten zwischen Werkstückparametern durchgeführt, um den Roboter daran zu hindern, sich wieder zu bewegen.
In diesem Zusammenhang wird eine Beschreibung einer Überwachung bezüglich des Greifens eines Werkstücks in gleicher Weise wie in der japanischen Patentschrift Nr. 5088156 angegeben. Wenn ein Werkstückparameter, der aktuell für die Berechnung einer äußeren Kraft verwendet wird, nicht mit einem Werkstückparameter eines aktuell gegriffenen Werkstücks übereinstimmt, wird insbesondere überwacht, ob die Position des Roboters innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt oder nicht. Wie oben beschrieben, ist es jedoch möglich, dass bei dem Arbeitsvorgang des Roboters, der das Werkstück anhebt und bei dessen Arbeitsvorgang, der das Werkstück absetzt, die äußere Kraft selbst dann nicht genau erfassbar ist, wenn der für die Berechnung einer äußeren Kraft benutzte Werkstückparameter mit dem Werkstückparameter des aktuell gegriffenen Werkstücks übereinstimmt. Somit hat der Einsatz der Technik der japanischen Patentschrift Nr. 5088156 ein Problem mit der Sicherheit.
Zudem hat die japanische Patentschrift Nr. 5154712 ein Problem dahingehend, dass keine Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden, wenn der Roboter den Arbeitsvorgang des Anhebens eines gegriffenen Werkstücks ausführt.
Die vorliegende Erfindung wurde in Hinblick auf solche Umstände ausgeführt, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Roboter-Sicherheitsüberwachungsvorrichtung bereitzustellen, die einem Roboter ermöglicht, den Arbeitsvorgang des Anhebens eines Werkstücks und den Arbeitsvorgang des Absetzens eines Werkstücks sicher durchzuführen.
Kurzdarstellung der Erfindung
Um die oben erwähnte Aufgabe zu erreichen, wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung eine Sicherheitsüberwachungsvorrichtung zum überwachen eines Roboters bereitgestellt, der mit einer Krafterfassungseinheit zur Erfassung einer auf den Roboter wirkenden äußeren Kraft ausgestattet ist, wobei die Roboter-Sicherheitsüberwachungsvorrichtung umfasst: eine Werkstückparameter-Schalteinheit zum Schalten auf einen Werkstückparameter, der mindestens eines aus einer Masse, einem Massenschwerpunkt und einer Trägheitsmatrix eines durch den Roboter zu greifenden Werkstücks umfasst; eine Schätzeinheit einer äußeren Kraft zum Schätzen einer Kraft oder eines Drehmoments, als Schätzwert einer äußeren Kraft, die von einer äußeren Umgebung auf den Roboter wirkt, indem der durch die Werkstückparameter-Schalteinheit geschaltete Werkstückparameter verwendet wird; eine Überwachungseinheit einer äußeren Kraft zum Stoppen des Roboters, wenn der Schätzwert einer äußeren Kraft eine Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft erfüllt; eine Arbeitsüberwachungseinheit zum Stoppen des Roboters, wenn mindestens eine der folgenden Bedingungen nicht erfüllt wird: eine Position des Roboters befindet sich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, eine Bewegungsrichtung des Roboters ist eine vorbestimmte Richtung, eine Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters ist gleich oder langsamer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit, und eine Arbeitsbeschleunigung des Roboters ist gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Beschleunigung; eine Arbeitsüberwachungszustands-Schalteinheit zum Umschalten zwischen einem Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl zum Deaktivieren der Arbeitsüberwachungseinheit und einem Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl zum Aktivieren der Arbeitsüberwachungseinheit; und eine Einstelleinheit der Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft, um die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft auf eine Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit umzuschalten, wenn auf den Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl umgeschaltet ist, und die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft auf eine Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit umzuschalten, wenn auf den Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl umgeschaltet ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst im ersten Aspekt die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft mindestens eine der Bedingungen, dass der Schätzwert einer äußeren Kraft einen ersten vorbestimmten Wert überschreitet, ein gleitender Mittelwert des Schätzwerts einer äußeren Kraft einen zweiten vorbestimmten Wert überschreitet, und ein Betrag der Änderung zwischen dem Schätzwert einer äußeren Kraft vor einer vorbestimmten Zeit und dem gegenwärtigen Schätzwert einer äußeren Kraft einen vorbestimmten dritten Wert überschreitet.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist im ersten oder zweiten Aspekt, die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft so ausgebildet, dass sie deaktiviert ist, wenn auf den Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl umgeschaltet ist.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist im ersten oder zweiten Aspekt die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit eine Bedingung, dass der Schätzwert einer äußeren Kraft einen ersten Schwellenwert überschreitet, und die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit ist eine Bedingung, dass der Schätzwert einer äußeren Kraft einen zweiten Schwellenwert mehr überschreitet als den ersten Schwellenwert.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung stoppt in einem der ersten bis vierten Aspekte die Arbeitsüberwachungszustands-Schalteinheit das Umschalten vom Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl auf den Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl, wenn der durch die Schätzeinheit einer äußeren Kraft geschätzte Schätzwert einer äußeren Kraft eine vorbestimmte Bedingung zu einem Zeitpunkt, an dem die Arbeitsüberwachungszustand-Schalteinheit von dem Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl auf den Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl umschaltet, nicht erfüllt. Das Vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher durch die folgende ausführliche Beschreibung von in den beigefügten Zeichnungen dargestellten typischen Ausführungsformen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das eine Grundstruktur einer Sicherheitsüberwachungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Zuständen eines Roboters und einer äußeren Kraft darstellt;
3A ist ein Ablaufdiagramm, das einen Arbeitsvorgang der Sicherheitsüberwachungsvorrichtung darstellt, der ausgeführt wird, wenn ein Roboter einen Arbeitsvorgang des Anhebens eines Werkstücks ausführt;
3B ist ein Ablaufdiagramm, das einen Arbeitsvorgang der Sicherheitsüberwachungsvorrichtung darstellt, der ausgeführt wird, wenn der Roboter einen Arbeitsvorgang des Absetzens des Werkstücks ausführt;
4 ist ein Diagramm, das einen Zustand des Roboters vor dem Greifen eines Werkstücks in einer Ausführungsform darstellt; und
5 ist ein Diagramm, das einen Zustand des Roboters vor dem Greifen eines Werkstücks in einer anderen Ausführungsform darstellt.
Ausführliche Beschreibung
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den nachfolgenden Zeichnungen werden gleiche oder ähnliche Teile mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet. Zum besseren Verständnis wurden die Maßstäbe der Zeichnungen in angemessener Weise geändert.
1 ist ein Diagramm, das eine Grundstruktur einer Sicherheitsüberwachungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 1 dargestellt ist ein Roboter R, beispielsweise ein sechsachsiger Mehrgelenk-Roboter, mit einem Endeffektor E, beispielsweise einem Greifer, an seinem Endpunkt ausgestattet. Wie in der Zeichnung dargestellt, ist ein Werkstück W auf einem Tisch T abgelegt. Zusätzlich ist ein Kraftsensor S zum Erfassen einer Kraft oder eines Drehmoments an einem Basisteil des Roboters R angebracht. Der Kraftsensor S kann jedoch in einem Roboterarm des Roboters R integriert sein. In diesem Fall erfasst der Kraftsensor S eine Kraft oder ein Drehmoment, die/das an einem Bereich wirkt, der von einem Teil des Roboters, an dem der Kraftsensor S angebracht ist, bis zum Endpunkt des Roboters und des Werkstücks reicht.
Eine als Sicherheitsüberwachungsvorrichtung des Roboters R funktionierende Robotersteuerungsvorrichtung RC enthält ein Arbeitsprogramm 21 für den Roboter R. Eine Werkstückparameter-Schalteinheit 22 der Robotersteuerungsvorrichtung RC erhält einen Werkstückparameter, der mindestens eines von einer Masse des Werkstücks W, einem Massenschwerpunkt des Werkstücks W und einer Trägheitsmatrix des Werkstücks umfasst, um den Werkstückparameter in Abhängigkeit des Werkstücks zuzuschalten. In 1 erhält die Werkstückparameter-Schalteinheit 22 den Werkstückparameter vom Arbeitsprogramm 21. Ein Bediener kann jedoch den Werkstückparameter mittels einer nicht gezeigten Eingabeeinheit eingeben. In einem Zustand, in dem der Roboter R das Werkstück W nicht greift, kann der Werkstückparameter derart ausgedrückt werden, dass die Masse 0 ist, der Massenschwerpunkt 0 ist und die Trägheitsmatrix 0 ist. Der Werkstückparameter variiert in Abhängigkeit des Werkstücks. Folglich gibt es mehrere Werkstückparameter, die von der Art des Werkstücks und dergleichen abhängen.
Eine Schätzeinheit einer äußeren Kraft 23 der Robotersteuerungsvorrichtung RC berechnet als Schätzwert einer äußeren Kraft eine Kraft oder ein Drehmoment, die/das von einer äußeren Umgebung, wie einem Peripheriegerät, auf den Roboter einwirkt. Insbesondere subtrahiert die Schätzeinheit einer äußeren Kraft 23 von einer/einem durch den Kraftsensor S erfassten Kraft oder Drehmoment ein Eigengewicht jeweils des Roboters R und des Werkstücks W in einem Zustand, in dem eine äußere Kraft nicht wirkt, und eine Kraft oder ein Drehmoment, das auf den Kraftsensor S aufgrund einer durch die Bewegung des Roboters R sowie des Werkstücks W erzeugten Trägheitskraft wirkt, um einen Schätzwert einer äußeren Kraft zu berechnen.
Eine Arbeitsüberwachungszustands-Schalteinheit 24 der Robotersteuerungsvorrichtung RC schaltet um zwischen einem Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl zum Aktivieren einer später beschriebenen Arbeitsüberwachungseinheit 27 und einem Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl zum Deaktivieren der Arbeitsüberwachungseinheit 27. In 1 erhält die Arbeitsüberwachungszustand-Schalteinheit 24 den Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl oder den Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl von dem Arbeitsprogramm 21. Ein Bediener kann jedoch den Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl oder den Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl mittels einer nicht gezeigten Eingabeeinheit eingeben. In einem Beispiel wird davon ausgegangen, dass der Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl in einem Arbeitsvorgang des Roboters, der ein Werkstück anhebt, und in einem Arbeitsvorgang des Roboters, der das Werkstück ablegt, in dem Arbeitsprogramm 21 beschrieben ist.
Eine Einstelleinheit der Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft 25 der Robotersteuerungsvorrichtung RC schaltet auf eine Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft in Abhängigkeit eines durch die Arbeitsüberwachungszustand-Schalteinheit 24 geschalteten Arbeitsüberwachungszustands. Mit anderen Worten, wenn der Arbeitsüberwachungszustand auf den Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl geschaltet wird, schaltet die Einstelleinheit der Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft 25 die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft auf eine Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit, wenn sie hingegen auf den Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl geschaltet wird, schaltet die Einstelleinheit der Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft 25 die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft auf eine Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit. Die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft ist eine Bedingung zum Bestimmen mittels eines Schätzwerts einer äußeren Kraft, ob eine äußere Kraft auf den Roboter ausgeübt wurde oder nicht. Die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit und die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit können sich voneinander unterscheiden oder gleich sein.
Eine Überwachungseinheit einer äußeren Kraft 26 der Robotersteuerungsvorrichtung RC wird tätig, um den Roboter zu stoppen, wenn ein Schätzwert einer äußeren Kraft eine Bestimmungsbedingung erfüllt (eine Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit oder eine Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit).
Des Weiteren bewertet die Arbeitsüberwachungseinheit 27 der Robotersteuerungsvorrichtung RC mindestens eine der Bedingungen, dass sich eine Position des Roboters in dem vorbestimmten Bereich befindet ist, eine Bewegungsrichtung des Roboters R eine vorbestimmte Richtung ist, eine Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters R gleich oder langsamer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist, und eine Arbeitsbeschleunigung des Roboters R gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Beschleunigung ist. Wenn dann mindestens eine der Bedingungen nicht erfüllt ist, stoppt die Arbeitsüberwachungseinheit 27 den Roboter R.
Mit anderen Worten, in der vorliegenden Ausführungsform überwacht die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft 26 die Sicherheit des Roboters mittels eines Schätzwerts einer äußeren Kraft und zudem überwacht die Arbeitsüberwachungseinheit 27 die Sicherheit des Roboters mittels der Position des Roboters, und dergleichen.
Wenn dann auf den Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl geschaltet wird, überwacht nur die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft 26 die Sicherheit des Roboters, wenn hingegen auf den Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl geschaltet wird, überwacht vorwiegend die Arbeitsüberwachungseinheit 27 die Sicherheit des Roboters. Wenn auf den Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl geschaltet wird, kann die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft 26 die Überwachung weiterführen oder kann deaktiviert werden, wie später beschrieben.
Ob sich die Position des Roboters R innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet, kann durch einen Gelenkwinkel des Roboters R oder eine Position eines Endpunktteils des Roboters R bestimmt werden. Ob die Bewegungsrichtung des Roboters R eine vorbestimmte Richtung ist, kann durch eine Gelenkarbeitsrichtung des Roboters R oder eine Arbeitsrichtung der Endpunktposition des Roboters R bestimmt werden. Ob die Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters R gleich oder langsamer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist, kann durch eine Gelenkgeschwindigkeit des Roboters R oder eine Geschwindigkeit der Endpunktposition des Roboters R bestimmt werden. Ob die Arbeitsbeschleunigung des Roboters R gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Beschleunigung ist, kann durch eine Gelenkbeschleunigung des Roboters R oder eine Beschleunigung der Endpunktposition des Roboters R bestimmt werden.
Diesbezüglich wird eine Beschreibung einer/eines durch das Werkstück W auf den Roboter R ausgeübten Kraft oder Drehmoments (äußere Kraft) gegeben. Wie in 1 dargestellt wird angenommen, dass der Kraftsensor S an einer Basisposition des Roboters R angebracht ist. Außerdem wird angenommen, dass der Roboter R eine Masse von 200 kg aufweist, und es wird angenommen, dass das Werkstück W eine Masse von 20 kg aufweist. Die Schätzeinheit einer äußeren Kraft 23 berechnet eine äußere Kraft mit der folgenden Gleichung (1): (Schätzwert einer äußeren Kraft) = (Erfassungswert des Kraftsensors S) – (Schätzwert der Kraft, die durch die Massen des Roboters S und des Werkstücks W auf den Kraftsensor S wirken) – (Schätzwert der Trägheitskraft, die durch den Arbeitsvorgang des Roboters R selbst auf den Kraftsensor S wirkt) (1)
Das Folgende ist eine Beschreibung einer vertikalen Richtungskomponente eines Schätzwerts einer äußeren Kraft in einem Zustand, in dem der Roboter R im Ruhezustand ist. Wenn der Roboter R im Ruhezustand ist, ist ein dritter Ausdruck der obigen Gleichung gleich 0. Wenn dann der Roboter R das Werkstück W greift, wird die Werkstückmasse in einem zweiten Ausdruck der Gleichung berücksichtigt. Wenn der Roboter das Werkstück W nicht greift, wird die Werkstückmasse im zweiten Ausdruck nicht berücksichtigt. Um eine äußere Kraft genau zu erfassen, muss ein Schätzwert einer äußeren Kraft in einem Zustand, in dem keine äußere Kraft auf den Roboter R ausgeübt wird, gleich 0 kg sein.
2 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Zuständen des Roboters und einer äußeren Kraft zeigt. Auf der linken Seite von 2 ist ein Zustand des Roboters R vor dem Greifen des Werkstücks W dargestellt. In diesem Fall ist es offensichtlich, dass die Werkstückmasse nicht auf den Kraftsensor S wirkt. Folglich weist der Kraftsensor S einen Ausgabewert von 200 kg auf. Auch in der Berechnung einer äußeren Kraft ist es nicht notwendig, die Werkstückmasse einzubeziehen, so dass eine für die Berechnung einer äußeren Kraft eingesetzte Gesamtmasse 200 kg ist. Zu diesem Zeitpunkt ist ein Schätzwert einer äußeren Kraft, der erhalten wird, wenn keine äußere Kraft auf den Roboter R ausgeübt wird, gleich 0. In diesem Fall kann eine äußere Kraft genau erfasst werden.
Dargestellt in der Mitte von 2 ist ein Zustand, während der Roboter R das Werkstück greift, wobei das Werkstück W zumindest teilweise durch den Tisch T unterstützt wird. In diesem Fall wirkt in Abhängigkeit einer Greifkraftrichtung ein Teil der Werkstückmasse auf den Kraftsensor S ein. Somit ist der Erfassungswert des Kraftsensors S (200 + A) kg (0 ≤ A < 20 kg). Da der Roboter R das Werkstück W greift, wird in diesem Fall dann die Werkstückmasse bei der Berechnung einer äußeren Kraft berücksichtigt, so dass eine für die Berechnung einer äußeren Kraft eingesetzte Gesamtmasse 220 kg beträgt. Somit ist ein Schätzwert einer äußeren Kraft, der erhalten wird, wenn keine äußere Kraft auf den Roboter R ausgeübt wird, (A – 20) kg. Folglich kann in diesem Fall die äußere Kraft nicht genau erfasst werden.
Dargestellt auf der rechten Seite von 2 ist ein Zustand, in dem der Roboter R ein gegriffenes Werkstück W anhebt. Da sich in diesem Fall das Werkstück W vollständig vom Tisch T abhebt, wirkt die gesamte Werkstückmasse auf den Kraftsensor S. Folglich beträgt der Erfassungswert des Kraftsensors S 220 kg. Da der Roboter R das Werkstück W greift, wird die Werkstückmasse bei der Berechnung einer äußeren Kraft berücksichtigt, so dass eine für die Berechnung einer äußeren Kraft eingesetzte Gesamtmasse 220 kg beträgt. Dann ist ein Schätzwert einer äußeren Kraft, der erhalten wird, wenn keine äußere Kraft auf den Roboter R ausgeübt wird, gleich 0 kg. Folglich kann in diesem Fall eine äußere Kraft genau erfasst werden.
Es ist somit schwierig, eine auf den Kraftsensor S wirkende Kraft der Werkstückmasse zu schätzen, nachdem der Roboter R das Werkstück greift und bevor der Roboter R das Werkstück W anhebt, d. h., in dem Arbeitsvorgang des Roboters R, in dem er das Werkstück W anhebt. Dasselbe Problem ergibt sich auch in dem Arbeitsvorgang des Roboters R, bei dem das Werkstück W abgesetzt wird. Mit anderen Worten, in dem Arbeitsvorgang, in dem der Roboter R das Werkstück W anhebt, und in dem Arbeitsvorgang, in dem der Roboter das Werkstück absetzt, kann eine äußere Kraft nicht genau erfasst werden. Dasselbe gilt für einen Fall, in dem der Roboter R mit einem Drehmomentsensor (nicht gezeigt) anstatt mit einem Kraftsensor S ausgestattet ist.
3A ist ein Ablaufdiagramm, das einen Arbeitsvorgang der Sicherheitsüberwachungsvorrichtung darstellt, wenn der Roboter den Arbeitsvorgang des Anhebens eines Werkstücks ausführt. Beim Ausführen des Arbeitsvorgangs wird davon ausgegangen, dass das Arbeitsprogramm 21 gelesen wurde. Außerdem wird davon ausgegangen, dass das Werkstück W vorab auf dem Tisch T abgesetzt wird. Der in 3A dargestellte Arbeitsvorgang kann direkt durch einen Bediener mittels einer nicht gezeigten Eingabeeinheit angewiesen werden oder kann durch einen externen Steuerungsregler (nicht gezeigt) gesteuert werden.
Zuerst wird in einem Schritt S11 von 3A der Roboter R an eine Position bewegt, an der der Roboter R das Werkstück W greifen kann. Als Nächstes gibt im Schritt S12 die Arbeitsüberwachungszustand-Schalteinheit 24 einen Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl zum Aktivieren der Arbeitsüberwachungseinheit 27 aus.
In einem Schritt S13 greift dann der Roboter R das Werkstück W durch den Endeffektor E. Als Nächstes erhält in einem Schritt S14 die Werkstückparameter-Schalteinheit 22 vom Arbeitsprogramm 21 einen Werkstückparameter des gegriffenen Werkstücks W.
Als Nächstes führt in einem Schritt S15 der Roboter R den Arbeitsvorgang des Anhebens des Werkstücks W aus. Wenn der Roboter R das Werkstück W anhebt, bis das Werkstück W vollständig vom Tisch abgehoben ist, gibt die Arbeitsüberwachungszustands-Schalteinheit 24 einen Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl zum Deaktivieren der Arbeitsüberwachungseinheit 27 in einem Schritt S16 aus. Abschließend führt der Roboter R in Schritt S17 einen Tragevorgang aus, um das Werkstück W an einen vorbestimmten Platz zu tragen.
3B ist ein Ablaufdiagramm, das einen Arbeitsvorgang der Sicherheitsüberwachungsvorrichtung darstellt, wenn der Roboter R den Arbeitsvorgang des Absetzens eines Werkstücks W ausführt. Zu diesem Zeitpunkt wird davon ausgegangen, dass der Roboter R das Werkstück W durch den Endeffektor E bereits gegriffen hat. Dann wird in einem Schritt S21 der Roboter R an eine Position bewegt, an der das Werkstück W abgesetzt werden soll. Als Nächstes gibt in Schritt S22 die Arbeitsüberwachungszustands-Schalteinheit 24 einen Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl zum Aktivieren der Arbeitsüberwachungseinheit 27 aus. Als Nächstes erhält in Schritt S23 die Werkstückparameter-Schalteinheit 22 einen Werkstückparameter des gegriffenen Werkstücks W vom Arbeitsprogramm 21.
Danach führt der Roboter R in einem Schritt S24 den Arbeitsvorgang des Absetzens des Werkstücks W auf dem Tisch T aus. Als Nächstes wird in einem Schritt S25 der Endeffektor E des Roboters geöffnet, um das Absetzen des Werkstücks W auf dem Tisch T abzuschließen. Dann gibt die Arbeitsüberwachungszustands-Schalteinheit 24 einen Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl zum Deaktivieren der Arbeitsüberwachungseinheit 27 aus. Schließlich bewegt sich in einem Schritt S27 der Roboter R an eine Ausgangsposition.
Wenn wie oben beschrieben der Roboter R in der vorliegenden Ausführungsform den Arbeitsvorgang des Anhebens des Werkstücks W und den Arbeitsvorgang des Absetzens des Werkstücks W ausführt, wird ein Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl ausgegeben, wobei die Arbeitsüberwachungseinheit 27 die Sicherheit des Roboters R überwacht. Wenn der Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl nicht ausgegeben wird (wenn ein Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl ausgegeben wird), dann wird davon ausgegangen, dass die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft 26 die Sicherheit des Roboters überwacht.
Wie mit Bezug auf 2 dargestellt wird, kann eine genaue äußere Kraft nicht erhalten werden, nachdem der Roboter R ein Werkstück greift und bevor der Roboter R das Werkstück W anhebt. Außerdem trifft dasselbe auch dann zu, wenn der Roboter R den Arbeitsvorgang des Absetzens des Werkstücks W ausführt. Folglich ist es nicht sinnvoll, während der Zeiträume dieser Arbeitsvorgänge auf der Grundlage einer äußeren Kraft zu überwachen. Deshalb wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl vor dem Arbeitsvorgang des Roboters, in dem das Werkstück W angehoben wird, und vor dem Arbeitsvorgang des Roboters, in dem das Werkstück W abgesetzt wird, ausgegeben. Zu diesem Zeitpunkt überwacht die Arbeitsüberwachungseinheit 27 die Sicherheit des Roboters R. Wenn der Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl nicht ausgegeben wird (wenn ein Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl ausgegeben wird), dann wird davon ausgegangen, dass die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft 26 die Sicherheit des Roboters R überwacht.
4 ist ein Diagramm, das einen Zustand des Roboters vor dem Ergreifen eines Werkstücks W in einer Ausführungsform zeigt, und ist dieselbe Zeichnung wie die auf der linken Seite von 2 gezeigte Zeichnung. Nachfolgend wird mit Bezug auf 4 ein Beispiel dazu angegeben, wenn der Roboter R ein Werkstück W von 20 kg anhebt. In einem in 4 angedeuteten Koordinatensystem werden Komponenten in den entsprechenden drei Richtungen X, Y und Z eines Schätzwerts einer äußeren Kraft entsprechend als fx, fy und fz angenommen.
Zudem wird die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit als „|fx| > 3 kg, |fy| > 3 kg oder |fz| > 3 kg” angenommen. Zudem wird die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit als „|fx| > 3 kg, |fy| > 3 kg, fz < –3 kg oder fz > +21 kg” angenommen.
Wenn dann in Schritt S12 von 3A der Arbeitsüberwachungszustand aktiviert wird, schaltet die Einstelleinheit der Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft 25 die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft auf die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit um. Die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit ist eine Bestimmungsbedingung, unter der die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft 26 nicht erfasst, dass eine äußere Kraft in einem Zustand ausgeübt wurde, in dem das gegriffene Werkstück W in Kontakt mit dem Tisch T ist, und keine äußere Kraft außer einer Kraft, die vom Tisch T über das Werkstück auf den Roboter R wirkt, auf den Roboter R ausgeübt wird.
In einem Zustand in dem, wenn der Roboter R das Werkstück W anhebt, die vom Tisch T über das Werkstück W auf den Roboter R ausgeübte Kraft in einer +Z-Richtung durch (20 – A) kg (0 ≤ A < 20 kg) wirkt und keine äußere Kraft außer der Kraft ausgeübt wird, dann wird der resultierende Schätzwert einer äußeren Kraft durch fx = 0 kg, fy = 0 kg und fz = 20 – A kg (0 ≤ A < 20 kg) ausgedrückt. Gemäß der Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit bestimmt die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft 26 nicht inkorrekt, dass eine äußere Kraft auf den Roboter ausgeübt wurde.
Wenn in diesem Zustand eine äußere Kraft von 21 kg in die +Z-Richtung ausgeübt wird, dann gilt fz = 41 – A kg (0 ≤ A < 20 kg). Mit anderen Worten, da fz > +21 kg, wird bestimmt, dass eine äußere Kraft auf den Roboter ausgeübt wurde.
Wenn eine äußere Kraft von 23 kg in eine –Z-Richtung ausgeübt wird, dann gilt fz = –3 – A kg (0 ≤ A < 20 kg). Mit anderen Worten, da fz < –3 kg, wird bestimmt, dass eine äußere Kraft auf den Roboter R ausgeübt wurde. Daraus folgt, dass, selbst wenn eine äußere Kraft kleiner als 23 kg in der –Z-Richtung ausgeübt wird, nicht bestimmt wird, dass eine äußere Kraft ausgeübt wurde. Bezüglich äußerer Kräfte in der X- und Y-Richtung wird unabhängig vom Arbeitsüberwachungszustand in Bezug auf eine gleiche äußere Kraft bestimmt, dass eine äußere Kraft ausgeübt wurde.
Wenn auf diese Weise in der vorliegenden Ausführungsform eine Überwachung einer äußeren Kraft nicht genau arbeitet (wenn der Roboter den Arbeitsvorgang des Anhebens eines Werkstücks und den Arbeitsvorgang des Absetzens des Werkstücks ausführt), wird die Bedingung derart geändert, dass nicht bestimmt wird, dass eine äußere Kraft ausgeübt wurde, ungeachtet der Tatsache, dass tatsächlich keine äußere Kraft ausgeübt wurde. Somit stoppt in dieser Ausführungsform die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft 26 den Roboter R aufgrund der inkorrekten Bestimmung nicht, so dass eine Reduzierung des Arbeitswirkungsgrads verhindert werden kann. Während der Zeit des Änderns der Bedingung arbeitet jedoch die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft 26 im Wesentlichen nicht und daher überwacht die Arbeitsüberwachungseinheit 27 die Sicherheit.
Wenn der Arbeitsüberwachungszustand aktiviert ist, bewertet die Arbeitsüberwachungseinheit 27 mindestens eine der Bedingungen, dass die Position des Roboters sich in einem vorbestimmten Bereich befindet, die Bewegungsrichtung des Roboters R eine vorbestimmte Richtung ist, die Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters R gleich oder langsamer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist und die Arbeitsbeschleunigung des Roboters R gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Beschleunigung ist. In diesem Fall können alle Bedingungen bewertet werden oder es können eine oder mehrere der Bedingungen nicht bewertet werden. Wenn mindestens eine der Bedingungen nicht erfüllt wird, stoppt die Arbeitsüberwachungseinheit 27 den Roboter R.
Es wird angenommen, dass als der vorbestimmte Bereich vorab ein Arbeitsbereich des Roboters R eingestellt wird, in dem nach dem Ergreifen des Werkstücks W der Roboter R das Werkstück W anhebt, wodurch das Werkstück W in einen Zustand gebracht wird, in dem es vollständig vom Tisch T abgehoben ist. Der einzustellende vorbestimmte Bereich kann ein Bereich eines Gelenkwinkels des Roboters sein oder kann ein Arbeitsbereich des Endpunktteils des Roboters R sein.
Zusätzlich wird als die vorbestimmte Richtung eine Arbeitsrichtung, in die der Roboter R das Werkstück W anhebt, als vorab eingestellt angenommen. Die einzustellende vorbestimmte Richtung kann eine Arbeitsrichtung eines jeden Gelenks sein oder kann eine Arbeitsrichtung des Endpunkts des Roboters R sein.
Des Weiteren werden als vorab einzustellende vorbestimmte Geschwindigkeit und vorbestimmte Beschleunigung eine Geschwindigkeit und eine Beschleunigung angenommen, bei der eine auf eine äußere Umgebung ausgeübte Kraft selbst dann gleich oder schwächer als eine zulässige Kraft ist, wenn der Roboter R in Kontakt mit der äußeren Umgebung ist. Die einzustellende vorbestimmte Geschwindigkeit und vorbestimmte Beschleunigung können eine Geschwindigkeit und eine Beschleunigung eines jeden Gelenks sein oder eine Geschwindigkeit und eine Beschleunigung des Endpunktteils des Roboters R sein.
Eine solche durch die Arbeitsüberwachungseinheit 27 ausgeführte Arbeitsüberwachung kann die Sicherheit des Roboters R für die äußere Umgebung gewährleisten, wenn der Roboter R das Werkstück W anhebt.
Ein Satz von Schätzwerten einer äußeren Kraft, der die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit erfüllt, muss nicht notwendigerweise in einem Satz von Schätzwerten einer äußeren Kraft enthalten sein, der die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit erfüllt. Wenn beispielsweise die Arbeitsüberwachungseinheit 27 die Arbeitsrichtung des Endpunktteils des Roboters R überwacht, können die Bestimmungsbedingungen einer äußeren Kraft so eingestellt sein, dass sie strikt für jeden Schätzwert einer äußeren Kraft außer in dessen Arbeitsrichtung sind.
Wenn der Roboter R beschleunigt oder verzögert wird, wird in Arbeitsrichtung des Roboters R eine Trägheitskraft des Roboters R erzeugt. In der vorliegenden Ausführungsform wird die äußere Kraft unter Berücksichtigung der Trägheitskraft geschätzt. Da jedoch ein individueller Unterschied (Schwankung) in der Masse des Werkstücks W vorhanden ist, ist es schwierig, die Trägheitskraft genau zu schätzen. Folglich kann auch der Schätzwert einer äußeren Kraft in der Richtung, in der der Roboter R arbeitet, schwanken.
Wenn man beispielsweise annimmt, dass eine Werkstückmasse im Werkstückparameter m ist und eine Schwankung der Werkstückmasse aufgrund eines individuellen Unterschieds Δm ist, dann wird eine tatsächliche Werkstückmasse als m + Δm ausgedrückt. Wenn sich das Werkstück W dann mit einer Beschleunigung α = (ax, ay, az) bewegt, erzeugt die Bewegung eine Trägheitskraft (m + Δm)α. Da die Werkstückmasse im Werkstückparameter m ist, kann zu diesem Zeitpunkt eine zu schätzende Trägheitskraft mα sein. Gemäß der oben erwähnten Gleichung (1) verursacht die Schwankung der Masse des Werkstücks W einen Fehler von Δmα im Schätzwert einer äußeren Kraft.
Folglich ist es erforderlich, eine inkorrekte Bestimmung zu verhindern, bei der aufgrund der Schwankung der Trägheitskraft des Roboters R selbst die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft 26 bestimmt, dass eine äußere Kraft auf den Roboter ausgeübt wurde, obwohl tatsächlich keinerlei äußere Kraft auf ihn ausgeübt wurde. Um dies zu tun, wird vorzugsweise ein Schwellenwert der Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft durch einen vorab vorhergesagten Betrag der Schwankung eines Schätzwerts einer äußeren Kraft erweitert. Wenn der Arbeitsüberwachungszustand deaktiviert ist, kann der Roboter R in einer beliebigen Richtung arbeiten und das Werkstück W kann ebenfalls in einer beliebigen Richtung arbeiten. Aus diesem Grund kann es notwendig sein, Schwankungsbeträge in den Bestimmungsbedingungen einer äußeren Kraft für alle Richtungen zu berücksichtigen.
Beim Überwachen der Arbeitsrichtung des Roboters R durch die Arbeitsüberwachungseinheit 27 kann eine Richtung, in der sich der Roboter R tatsächlich bewegt, eingeschränkt werden, wenn der Arbeitsüberwachungszustand aktiviert ist. Mit anderen Worten, die Bestimmungsbedingungen einer äußeren Kraft können für Richtungen, in denen sich der Roboter nicht bewegt, strikter ausgelegt werden als bei einem deaktiviertem Arbeitsüberwachungszustand.
In dem in 4 dargestellten Beispiel hebt der Roboter R das Werkstück W in +Z-Richtung an. Dementsprechend ist eine Arbeitsüberwachungsbedingung vorgesehen, dass der Endpunktteil des Roboters R nur in der +Z-Richtung arbeitet. Mit anderen Worten, wenn der Roboter gerade dabei ist, tatsächlich in X- und Y-Richtung zu arbeiten, wird der Roboter veranlasst zu stoppen. Da in diesem Fall die Beschleunigung des Werkstücks W nicht in X- und Y-Richtung erzeugt wird, sind durch die Schwankung der Werkzeugmasse verursachte Fehler Δm × ax und Δm × ay in den Schätzwerten der X- und Y-Richtung gleich Null.
Wenn geschätzt wird, dass die Größen von Δm × ax und Δm × ay höchstens 1 kg betragen, wird die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit als „|fx| > 3 kg, |fy| > 3 kg oder |fz| > 3 kg” angenommen. Zusätzlich wird die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit als „|fx| > 2 kg, |fy| > 2 kg, fz < –3 kg oder fz > +21 kg” angenommen.
Wenn dann eine äußere Kraft von 2,5 kg tatsächlich auf den Roboter ausgeübt wird, wird nicht bestimmt, dass eine äußere Kraft auf den Roboter R in der Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit ausgeübt wurde. In der Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit wird die äußere Kraft als eine äußere Kraft bestimmt, die auf den Roboter ausgeübt wird.
Wie oben beschrieben, hat die Schwankung der Trägheitskraft geringen Einfluss in der Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit. Wenn bezüglich geringerer äußerer Kräfte bestimmt werden kann, dass eine äußere Kraft auf den Roboter R ausgeübt wurde, kann die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft derart eingestellt werden, dass eine Bestimmung erfolgen kann.
Wenn der Schwellenwert der Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit ausreichend groß ist, kann die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit die gleiche sein wie die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit. Beispielsweise werden in dem oben beschriebenen Beispiel die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit und die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit als „|fx| > 30 kg, |fy| > 30 kg oder |fz| > 30 kg” angenommen. Unter dieser Bedingung wird der Roboter R nur gestoppt, wenn eine äußere Kraft größer als 30 kg ausgeübt wird. Wenn die Systemstruktur auch dann kein Problem hat, wenn eine äußere Kraft von 30 kg oder weniger auf den Roboter wirkt, wird eine solche Bedingung wie oben eingestellt.
Wenn dann der Roboter R das Werkstück W anhebt, wird selbst dann, wenn eine äußere Kraft von 40 kg in der Z-Richtung auf den Roboter R ausgeübt wird, ein Schätzwert einer äußeren Kraft fz = (20 – A) – 40 = –20 – A (0 ≤ A < 20 kg). Dies zeigt an, dass nicht bestimmt werden kann, dass die äußere Kraft ausgeübt wurde. Dementsprechend ist es dadurch, dass die Überwachung einer äußeren Kraft nicht genau arbeitet, selbst dann das Gleiche, wenn der Schwellenwert der Bestimmungsbedingung ausreichend groß ist.
Wenn jedoch keine äußere Kraft auf den Roboter R ausgeübt wird, beträgt der Schätzwert einer äußeren Kraft, der erhalten wird, wenn der Roboter R das Werkstück W anhebt, fz = (20 – A) (0 ≤ A < 20 kg). Mit anderen Worten, die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft 26 bestimmt nicht inkorrekterweise, dass eine äußere Kraft ausgeübt wurde, trotz der Tatsache, dass tatsächlich keine äußere Kraft auf den Roboter R ausgeübt wurde. Wenn der Schwellenwert der Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit ausreichend groß ist, wird der Roboter selbst dann nicht unnötigerweise durch eine inkorrekte Bestimmung der Überwachung einer äußeren Kraft gestoppt, wenn die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit die gleiche ist wie die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit.
Wie oben beschrieben, wird in der vorliegenden Ausführungsform, wenn der Roboter R den Arbeitsvorgang des Anhebens eines Werkstücks W und den Arbeitsvorgang des Absetzens des Werkstücks W ausführt, die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft auf den Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl umgeschaltet, so dass die Arbeitsüberwachungseinheit 27 aktiviert wird. Dies kann die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft 26 daran hindern zu bestimmen, dass eine äußere Kraft auf den Roboter R ausgeübt wurde, obwohl tatsächlich keine äußere Kraft darauf ausgeübt wurde, und den Roboter R zu stoppen. Dementsprechend ermöglicht die vorliegende Ausführungsform dem Roboter R, den Arbeitsvorgang des Anhebens eines Werkstücks W und den Arbeitsvorgang des Absetzens des Werkstücks W sicher auszuführen.
Die Einstelleinheit der Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft 25 umfasst vorzugsweise eine Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft, die mindestens eine der Bedingungen umfasst, dass der Schätzwert einer äußeren Kraft einen vorbestimmten ersten Wert überschreitet, ein Mittelwert der Schätzwerte einer äußeren Kraft von vor einer vorbestimmten Zeit bis zu einer aktuellen Zeit einen vorbestimmten zweiten Wert überschreitet, und ein Betrag der Änderung von einem Schätzwert einer äußeren Kraft vor der vorbestimmten Zeit bis zu einem aktuellen Schätzwert einer äußeren Kraft einen dritten Wert überschreitet. Mit anderen Worten, die Einstelleinheit der Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft 25 kann alle der Bedingungen umfassen oder eine beliebige davon umfassen. Demzufolge kann die Einstelleinheit der Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft 25 in geeigneter Weise eine Bedingung einstellen, unter welcher die Überwachungseinheit 26 einer äußeren Kraft den Roboter R stoppt.
Beispiele einer solchen Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft umfassen „fx > 3 kg”, „ein Mittelwert in den letzten 0,1 Sekunden beträgt 3 kg oder mehr” und „eine Differenz zwischen fx vor 0,1 Sekunden und einem aktuellen fx beträgt ±3 kg oder mehr”. Durch Verwendung einer solchen Bedingung wird bestimmt, dass eine äußere Kraft auf den Roboter R ausgeübt wurde. Zusätzlich kann durch die Verwendung der Bedingung, dass der Schätzwert einer äußeren Kraft einen vorbestimmten Wert überschreitet, bestimmt werden, dass eine äußere Kraft auf den Roboter R ausgeübt wurde, wenn sich die Größe einer äußeren Kraft erhöht.
Der Erfassungswert des Kraftsensors S kann Störungen enthalten. Durch Berechnen eines gleitenden Mittelwerts eines Schätzwerts einer äußeren Kraft durch ein bekanntes Mittel kann bestimmt werden, ob eine äußere Kraft auf den Roboter R ausgeübt wurde, während der Einfluss der Störung eliminiert wird.
Wenn der Roboter R mit der äußeren Umgebung kollidiert, schwankt außerdem der Schätzwert einer äußeren Kraft weiterhin ab einem ursprünglichen Kontakt des Roboters R mit der äußeren Umgebung, bis die Sicherheitsüberwachungsvorrichtung bestimmt, dass eine äußere Kraft auf den Roboter R ausgeübt wurde, und den Roboter R stoppt. Die Weise der Schwankung des Schätzwerts einer äußeren Kraft ändert sich in Abhängigkeit verschiedener Faktoren, wie die Geschwindigkeit des Roboters und ein Material der äußeren Umgebung. In einem solchen Fall wird vorzugsweise zum frühest möglichen Zeitpunkt eine Bestimmungsbedingung eingestellt, durch die die Sicherheitsüberwachungsvorrichtung bestimmen kann, dass eine äußere Kraft auf den Roboter R ausgeübt wurde.
Außerdem wird, wenn ein Schätzwert einer äußeren Kraft stark schwankt, vorzugsweise mittels einer Änderung des Schätzwerts einer äußeren Kraft bestimmt, ob eine äußere Kraft auf den Roboter ausgeübt wurde. In einem solchen Fall kann es möglich sein zu bestimmen, dass eine äußere Kraft auf den Roboter R zu einem früheren Zeitpunkt als einem Zeitpunkt der Bestimmung mittels der Größe des Schätzwerts einer äußeren Kraft ausgeübt wurde. Außerdem kann eine Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft eingestellt werden, indem die obenstehend als geeignet beschriebenen Bedingungen kombiniert werden.
5 ist ein Diagramm, das einen Zustand des Roboters vor dem Greifen eines Werkstücks in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt. Auf einer Oberseite des in 5 dargestellten Tisches T ist ein Ausnehmungsabschnitt C ausgebildet, der eine dem Werkstück W entsprechende Größe aufweist. Wie in 5 dargestellt, ist das Werkstück W teilweise in den Ausnehmungsabschnitt C eingepasst, wodurch ein Teil des Werkstücks W über die Oberseite des Tisches T ragt.
Wenn der Roboter R das Werkstück W anhebt, tritt in einer solchen Situation eine Reibungskraft am Tisch T und am Werkstück W auf. Die Reibungskraft wirkt dann auf den Kraftsensor S, und der Schätzwert einer äußeren Kraft wird ebenfalls durch die Reibungskraft beeinflusst. Die Reibungskraft hängt von individuellen Unterschieden in der Ausgestaltung des Werkstücks W und dergleichen ab und kann somit nicht vorab geschätzt werden. Demzufolge ist es schwierig, eine Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft zu bestimmen, die verhindert, dass der Roboter aufgrund einer Bestimmung, dass beim Anheben des Werkstücks W eine äußere Kraft auf ihn ausgeübt wurde, gestoppt wird.
In diesem Fall wird die Bestimmung einer äußeren Kraft vorzugsweise deaktiviert, wenn der Arbeitsüberwachungszustand aktiviert wird. Mit anderen Worten, die Bestimmungsbedingung, die verwendet wird, wenn der Arbeitsüberwachungszustand aktiviert wird, wird als eine Bedingung eingestellt, unter der in Bezug auf alle Schätzwerte einer äußeren Kraft bestimmt wird, dass keine äußere Kraft ausgeübt wurde. Kurz gesagt, wenn der Arbeitsüberwachungszustand aktiviert wird, wird die Überwachung einer äußeren Kraft deaktiviert.
Dies kann verhindern, dass der Roboter gestoppt wird, obwohl tatsächlich keine äußere Kraft auf ihn ausgeübt wurde. Wenn der Arbeitsüberwachungszustand aktiviert wird, überwacht die Arbeitsüberwachungseinheit 27 die Sicherheit des Roboters R, so dass die Sicherheit des Roboters R selbst dann sichergestellt werden kann, wenn die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft 26 deaktiviert ist.
Wenn, wie oben beschrieben, die Arbeitsüberwachung aktiviert ist, kann es möglich sein, dass der Schätzwert einer äußeren Kraft keine genaue äußere Kraft darstellt. Aus diesem Grund wird der Arbeitsüberwachungszustand vorzugsweise auf „Aktivieren” geschaltet, wenn die Überwachung einer äußeren Kraft durch die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft 26 nicht genau arbeitet. Außerdem ist die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit so eingestellt, dass sie eine gemäßigtere Bedingung als die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit darstellt. Wenn beispielsweise die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit eine Bedingung ist, dass der Schätzwert einer äußeren Kraft einen ersten Schwellenwert überschreitet, dann ist die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit eine Bedingung, dass der Schätzwert einer äußeren Kraft einen zweiten Schwellenwert mehr überschreitet als den ersten Schwellenwert.
Dies kann die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft 26 daran hindern, inkorrekterweise zu bestimmen, dass eine äußere Kraft auf den Roboter R ausgeübt wurde, obwohl tatsächlich keine äußere Kraft auf ihn ausgeübt wurde. Im Ergebnis kann verhindert werden, dass der Roboter R aufgrund einer inkorrekten Bestimmung gestoppt wird.
Wie oben beschrieben wird beispielsweise die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit als „|fz| > 3 kg” angenommen. Während der Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit kann diese Bedingung die inkorrekte Bestimmung verursachen, dass eine äußere Kraft auf den Roboter R ausgeübt wurde, obwohl tatsächlich keine äußere Kraft auf ihn ausgeübt wurde. Dementsprechend wird die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit so eingestellt, dass sie gemäßigter als die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit ist, wie „fz < –3 kg oder fz > +21 kg”. Dies kann die inkorrekte Bestimmung verhindern, wie oben beschrieben.
Wenn ein durch die Schatzeinheit einer äußeren Kraft 23 geschätzter Schätzwert einer äußeren Kraft eine vorbestimmte Bedingung zu einer Zeit, wenn die Arbeitsüberwachungszustands-Schalteinheit 24 von dem Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl auf den Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl umschaltet, nicht erfüllt, kann das Umschalten vom Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl auf den Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl gestoppt werden.
Wenn in diesem Fall der Arbeitsüberwachungszustand von „Aktivieren” auf „Deaktivieren” geschaltet werden soll, kann bestätigt werden, ob die Überwachung einer äußeren Kraft genau arbeitet oder nicht. Wenn dann die Überwachung einer äußeren Kraft nicht genau arbeitet, kann der Arbeitsüberwachungszustand aktiviert bleiben. Mit anderen Worten, wenn die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft 26 nicht genau arbeitet, wird der Arbeitsüberwachungseinheit 27 ermöglicht, weiterhin die Sicherheit des Roboters R zu überwachen.
Wenn, wie oben beschrieben, ein Schätzwert einer äußeren Kraft eine vorbestimmte Bedingung zu einer Zeit, wenn der Roboter R das Werkstück W anhebt, erfüllt und ein Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl eingegeben wird, dann schaltet die Arbeitsüberwachungszustands-Schalteinheit 24 den Arbeitsüberwachungszustand auf „Deaktivieren”. Wenn der Schätzwert einer äußeren Kraft die vorbestimmte Bedingung nicht erfüllt, dann belässt die Arbeitsüberwachungszustands-Schalteinheit 24 den Arbeitsüberwachungszustand „Aktivieren”. Die vorbestimmte Bedingung ist beispielsweise „|fx| < 1 kg, |fy| < 1 kg oder |fz| < 1 kg”.
Es wird beispielsweise eine Situation berücksichtigt, in der aufgrund eines Fehlers bei der Erstellung des Arbeitsprogramms oder aus einem beliebigen anderen Grund ein Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl eingegeben wird, bevor das Werkstück W vollständig vom Tisch T abhebt. Da in diesem Fall fz = 20 – A kg (0 ≤ A < 20 kg), bleibt der Arbeitsüberwachungszustand auf „Aktivieren”, ohne umgeschaltet zu werden. Da zu dieser Zeit die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft 26 nicht genau erfasst, überwacht die Arbeitsüberwachungseinheit 27 weiterhin die Sicherheit des Roboters R.
Als die vorbestimmte Bedingung kann jede Bedingung außer der durch die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft 26 verwendeten Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft eingestellt werden. Wie oben beschrieben, kann es in der Überwachungseinheit einer äußeren Kraft 26 erforderlich werden, eine Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft einzustellen, die einen Fehler enthält, der beim Schätzen einer Trägheitskraft während des Arbeitsvorgangs des Roboters R auftritt.
Im Unterschied dazu ist es beim Aufbau eines Systems, das es dem Arbeitsüberwachungszustand nur während einer Zeit, in der sich der Roboter R im Ruhezustand befindet, erlaubt von „Aktivieren” auf „Deaktivieren” umgeschaltet zu werden, nicht notwendig, irgend einen Fehler in die Schätzung einer Trägheitskraft einzuschließen. In einem solchen Fall kann die Bedingung, die beim Umschalten vom Arbeitsüberwachungszustand „Aktivieren” auf „Deaktivieren” verwendet wird, streng ausgelegt werden. Außerdem beeinflusst ein Fehler der Werkstückmasse einen Schätzwert einer äußeren Kraft ungeachtet dessen, ob sich der Roboter in einem Arbeitsvorgang oder einem Ruhezustand befindet. Somit kann die Bedingung unter Berücksichtigung des Fehlers der Werkstückmasse eingestellt werden.
In Situationen, in denen mehrere Arten von Werkstücken W getragen werden, ist der Ausnehmungsabschnitt C auf dem Tisch T ausgebildet, und wenn der Ausnehmungsabschnitt C nicht auf Tisch T ausgebildet ist, dann ändert sich eine Kraft, die in einer Richtung wirkt oder während einer Zeit wirkt, in der das Werkstück W angehoben wird, in Abhängigkeit der jeweiligen Situationen. Zudem unterscheidet sich auch die Richtung des Arbeitsvorgangs des Anhebens des Werkstücks W von einer Richtung des Arbeitsvorgangs des Absetzens des Werkstücks W.
Dementsprechend werden die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit und die Bewertungsbedingung der Arbeitsüberwachung so eingestellt, dass sie geeignete Bedingungen für die jeweiligen Situationen sind. Somit werden mehrere Bestimmungsbedingungen einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit und mehrere Bewertungsbedingungen der Arbeitsüberwachung erstellt. Vorzugsweise werden dann all diejenigen Bestimmungsbedingungen einer äußeren Kraft für Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit und all diejenigen Bewertungsbedingungen der Arbeitsüberwachung verwendet, die für die jeweiligen Bedingungen geeignet sind. Dies erlaubt die Verwendung von Bedingungen, die abhängig von der Situation geeignet sind.
Die Arbeitsüberwachungseinheit 27 in der vorliegenden Ausführungsform überwacht die Sicherheit des Roboters R als alternatives Mittel in Zuständen, in denen eine externe Überwachung nicht genau arbeitet, wie beim Arbeitsvorgang des Roboters, der ein Werkstück anhebt und bei dessen Arbeitsvorgang, der das Werkstück absetzt. Zudem wird der Arbeitsüberwachungszustand deaktiviert, wenn die externe Überwachung genau arbeitet. Im Allgemeinen werden die Position und die Geschwindigkeit des Roboters oft für andere Zwecke und dergleichen überwacht. Somit können in der vorliegenden Ausführungsform die Position und die Geschwindigkeit des Roboters R selbst dann überwacht werden, wenn der Arbeitsüberwachungszustand deaktiviert ist.
Vorteilhafte Wirkungen der vorliegenden Erfindung
Im ersten Aspekt wird, wenn der Roboter den Arbeitsvorgang des Anhebens eines Werkstücks und den Arbeitsvorgang des Absetzens des Werkstücks ausführt, der Arbeitsüberwachungszustand auf den Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl geschaltet, um eine Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft so zu ändern, dass die Arbeitsüberwachungseinheit aktiviert wird. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft durch das Bestimmen, dass eine äußere Kraft auf den Roboter ausgeübt wurde, den Roboter stoppt, obwohl tatsächlich keine äußere Kraft auf ihn ausgeübt wurde. Folglich ist es dem Roboter erlaubt, den Arbeitsvorgang des Anhebens des Werkstücks und den Arbeitsvorgang des Absetzens des Werkstücks sicher auszuführen.
Im zweiten Aspekt kann die Bedingung, unter welcher die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft den Roboter stoppt, angemessen eingestellt werden.
Im dritten Aspekt wird die Sicherheit des Roboters selbst dann weiterhin überwacht, wenn die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft deaktiviert ist. Dies ist vorteilhaft, wenn der Roboter ein Werkstück greift, das teilweise in einen im Tisch ausgebildeten Ausnehmungsabschnitt eingepasst ist.
Wenn die Arbeitsüberwachungseinheit aktiviert ist, beispielsweise beim Arbeitsvorgang des Roboters, der das Werkstück anhebt, und dessen Arbeitsvorgang, der das Werkstück absetzt, kann der Schätzwert einer äußeren Kraft ungenau sein. Im vierten Aspekt ist die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit so eingestellt, dass sie eine gemäßigtere Bedingung als die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit darstellt. Dies kann die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft daran hindern, inkorrekterweise zu bestimmen, dass eine äußere Kraft auf den Roboter ausgeübt wurde, obwohl tatsächlich keine äußere Kraft auf ihn ausgeübt wurde.
Ob die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft genau arbeitet oder nicht, wird im fünften Aspekt dadurch bestätigt, ob der Schätzwert einer äußeren Kraft eine vorbestimmte Bedingung erfüllt oder nicht. Wenn dann der durch die Schätzeinheit einer äußeren Kraft geschätzte Schätzwert einer äußeren Kraft die vorbestimmte Bedingung nicht erfüllt, wird bestimmt, dass die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft nicht genau arbeitet, wodurch das Umschalten auf den Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl gestoppt wird. Wenn die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft nicht genau arbeitet, wird demzufolge bewirkt, dass die Arbeitsüberwachungseinheit aktiviert ist, um weiterhin die Sicherheit des Roboters zu überwachen.
Obwohl die vorliegende Erfindung durch Verwendung typischer Ausführungsformen beschrieben wurde, wären Fachmänner in der Lage zu verstehen, dass die oben beschriebenen Änderungen und verschiedene andere Änderungen, Weglassungen und Zusätze ausgeführt werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 5088156 [0006, 0008, 0008]
JP 5154712 [0007, 0009]

Claims

Sicherheitsüberwachungsvorrichtung zum Überwachen eines Roboters, der mit einer Krafterfassungseinheit zum Erfassen einer auf den Roboter wirkenden äußeren Kraft ausgestattet ist, wobei die Roboter-Sicherheitsüberwachungsvorrichtung umfasst: eine Werkstückparameter-Schalteinheit zum Schalten auf einen Werkstückparameter, der mindestens eines von einer Masse, einem Massenschwerpunkt und einer Trägheitsmatrix eines durch den Roboter zu greifenden Werkstücks umfasst; eine Schätzeinheit einer äußeren Kraft zum Schätzen, als Schätzwert einer äußeren Kraft, einer Kraft oder eines Drehmoments, die/das von einer äußeren Umgebung auf den Roboter wirkt, indem der durch die Werkstückparameter-Schalteinheit geschaltete Werkstückparameter verwendet wird; eine Überwachungseinheit einer äußeren Kraft zum Stoppen des Roboters, wenn der Schätzwert einer äußeren Kraft eine Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft erfüllt; eine Arbeitsüberwachungseinheit zum Stoppen des Roboters, wenn mindestens eine der folgenden Bedingungen nicht erfüllt wird: eine Position des Roboters befindet sich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, eine Bewegungsrichtung des Roboters ist eine vorbestimmte Richtung, eine Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters ist gleich oder langsamer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit, und eine Arbeitsbeschleunigung des Roboters ist gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Beschleunigung; eine Arbeitsüberwachungszustands-Schalteinheit zum Umschalten zwischen einem Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl zum Deaktivieren der Arbeitsüberwachungseinheit und einem Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl zum Aktivieren der Arbeitsüberwachungseinheit; und eine Einstelleinheit der Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft, um die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft auf eine Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit umzuschalten, wenn auf den Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl umgeschaltet ist, und die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft auf eine Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit umzuschalten, wenn auf den Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl umgeschaltet ist.
Sicherheitsüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft mindestens eine der Bedingungen umfasst, dass der Schätzwert einer äußeren Kraft einen ersten vorbestimmten Wert überschreitet, ein gleitender Mittelwert des Schätzwerts einer äußeren Kraft einen zweiten vorbestimmten Wert überschreitet, und ein Betrag der Änderung zwischen dem Schätzwert einer äußeren Kraft vor einer vorbestimmten Zeit und dem gegenwärtigen Schätzwert einer äußeren Kraft einen vorbestimmten dritten Wert überschreitet.
Sicherheitsüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Überwachungseinheit einer äußeren Kraft so ausgebildet ist, dass sie deaktiviert ist, wenn auf den Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl umgeschaltet ist.
Sicherheitsüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungszeit eine Bedingung ist, dass der Schätzwert einer äußeren Kraft einen ersten Schwellenwert überschreitet und die Bestimmungsbedingung einer äußeren Kraft für die Arbeitsüberwachungs-Aktivierungszeit eine Bedingung ist, dass der Schätzwert einer äußeren Kraft einen zweiten Schwellenwert mehr überschreitet als den ersten Schwellenwert.
Sicherheitsüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenn der durch die Schätzeinheit einer äußeren Kraft geschätzte Schätzwert einer äußeren Kraft eine vorbestimmte Bedingung zu einem Zeitpunkt, an dem die Arbeitsüberwachungszustands-Schalteinheit von dem Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl auf den Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl umschaltet, nicht erfüllt, die Arbeitsüberwachungszustands-Schalteinheit das Umschalten vom Arbeitsüberwachungs-Aktivierungsbefehl auf den Arbeitsüberwachungs-Deaktivierungsbefehl stoppt.