JP2022526788A - 安全限界がランタイム中に適応可能なロボットアーム安全システム - Google Patents
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Abstract
Description
・ロボット基部及びロボットツールフランジに接続される複数のロボットジョイントを含むロボットアームと、
・ロボットアームの動作を基本制御ソフトウェアとプロセス制御ソフトウェアの組合せにしたがって制御するように構成されるロボットプロセスコントローラと、
・ロボットアームの動作をモニタし、評価するように構成されたロボット安全コントローラと、
を含み、
基本制御ソフトウェアは安全限界群に関連付けられ、その各々は、ロボットプロセスコントローラによって基本制御ソフトウェアにしたがって制御されるときにロボットアームの動作を限定する正常値を有し、プロセス制御ソフトウェアは、安全限界群のうち、正常値とは異なるプロセス値を有する少なくとも1つの安全限界に関連付けられ、少なくとも1つの安全限界のプロセス値は、ロボットシステムがランタイムモードにある間に変更されるように構成され、ロボット安全コントローラは、1つ又は複数の動作パラメータについて行われた評価の結果が、少なくとも1つの安全限界の正常値とプロセス値のうち、より制約的であるほうが超過されるというものである場合に、ロボットアームを限界超過停止モードにするように構成される。これは、それが、ロボットプロセス及びロボット安全コントローラがランタイムモードにあるとき、すなわちロボットアームの動作中に安全限界を変化し、評価できるという効果を有するという点で有利である。これはさらに、それが、ロボットアームの動作を限定しているのは常に正常値とプロセス値のうち、より制約的であるほうであることでロボットシステムの安全を損なわずに安全限界の値を更新できるという効果を有するという点で有利である。したがって、ロボットシステムの追加的な認証又は再認証を回避できる。これはさらに、それが、ロボットアームのユーザ及び/又はプロセス制御ソフトウェアの提供業者は安全限界を変化させ、それによってロボットアームの制御及び動作をさらにフレキシブルなものにできるという効果を有するという点で有利である。
・ロボット基部(105)とロボットツールフランジに接続される複数のロボットジョイントを含むロボットアームと、
・ロボットアームを基本制御ソフトウェアにしたがって動作させるように構成されたロボットプロセスコントローラであって、基本制御ソフトウェアにしたがうロボットアームの動作は、複数の動作パラメータの各々に関する安全限界の正常値により限定されるロボットプロセスコントローラと、
・ロボットアームの動作をモニタし、評価するように構成されたロボット安全コントローラと、
を含み、ロボットプロセスコントローラとロボット安全コントローラは異なるハードウェアに提供されるロボットシステムをモニタする方法によっても対処でき、方法は、
・データ処理ユニットを介して、複数の安全限界の少なくとも1つのためのプロセス制御ソフトウェア及び関連するプロセス値を確定するステップと、
・少なくとも1つのプロセス値を含むプロセス制御ソフトウェアをロボットシステムメモリに記憶するステップと、
・ロボットプロセスコントローラによって、ロボットアームの動作を基本制御ソフトウェアとプロセス制御ソフトウェアの組合せに基づいて制御するステップと、
・ロボットアームの動作中に、少なくとも1つの動作パラメータのリアルタイム値を確定するステップと、
・ロボット安全コントローラによって、少なくとも1つの動作パラメータのリアルタイム値の評価がその少なくとも1つの動作パラメータの安全限界の正常値とプロセス値のうちの、より制約的なほうを超過する場合に、ロボットアームを限界超過停止モードにするステップと、を含む。
202、302 ロボットコントローラ
103a~103f ロボットジョイント
104 インタフェース装置
105 ロボット基部
106 ディスプレイ
107 ロボットツールフランジ
108 入力装置
109 ロボット制御ボックス
111a~111f ロボットジョイントの軸
112 重力の方向
113a~113f ロボットジョイントの回転矢印
314 ロボットツール
315 ツールアクチュエータ及びセンサ
216a;216b;216f 出力フランジ
217a;217b;2179f ジョイントモータ
218a;218B;218f 出力アクスル
219a;219b;219f ジョイントセンサ
220 コントローラプロセッサ
221 コントローラメモリ
222a;222b;222f ジョイントセンサ信号
223a、223b、223f モータ制御信号
324 外部データ処理ユニット
225、325 安全システム
226 安全モード
227 安全プロセッサ
228 安全メモリ
229 追加の安全ソフトウェアコード
334 ロボット制御システム
335 緊急停止ボタン
336a、336b ジョイントコントローラ
451 動作パラメータの曲線
452 安全限界正常値
453 安全限界低減正常値
454 プロセス値
455 オフセット
456a~456i アクティブ安全限界値
S1 基本ソフトウェアと共にロボットアームを確立
S2 プロセス制御ソフトウェアを確立
S3 プロセス制御ソフトウェアをメモリに記憶
S4 ロボットコントローラをモニタ
S5 追加の安全パラメータの受信を確認
S6 追加の安全パラメータの試験
Claims (30)
- ロボットシステムであって、
・ロボット基部(105)及びロボットツールフランジ(107)に接続される複数のロボットジョイント(103a~103f)を含むロボットアーム(101)と、
・前記ロボットアームの動作を基本制御ソフトウェアとプロセス制御ソフトウェアの組合せに従って制御するように構成されるロボットプロセスコントローラ(202)と、
・前記ロボットアームの動作をモニタし、評価するように構成されるロボット安全コントローラと
を含み、
前記基本制御ソフトウェアは一群の安全限界に関連付けられ、各安全限界は、前記ロボットプロセスコントローラによって前記基本制御ソフトウェアに従って制御されるときに前記ロボットアームの動作を限定する正常値を有し、
前記プロセス制御ソフトウェアは、前記一群の安全限界のうち、前記正常値の少なくとも1つとは異なるプロセス値を有する少なくとも1つの安全限界に関連付けられ、
少なくとも1つの安全限界の前記プロセス値は、前記ロボットシステムがランタイムモードにある間に変更されるように構成され、
前記ロボット安全コントローラは、1つ又は複数の動作パラメータについて行われた評価が、前記少なくとも1つの安全限界の前記正常値と前記プロセス値のうち、より制約的な方が超過されるとの結果である場合、前記ロボットアームを限界超過停止モードにするように構成される
ロボットシステム。 - 前記安全プロセスコントローラは、安全限界の前記正常値を同じ前記安全限界のプロセス値と比較して、これら2つのうち、より制約的な方を確定するように構成される、請求項1に記載のロボットシステム。
- 前記ロボットプロセスコントローラは、前記ロボットプロセスコントローラが、一の動作パラメータが前記少なくとも1つの安全限界の前記正常値及び前記プロセス値のうちの、より制約的な方を超過すると推定した場合、前記ロボットアームを予防停止モードにするように構成される、請求項1~2の何れか1項に記載のロボットシステム。
- 前記ロボットプロセスコントローラは、前記ロボットプロセスコントローラによって行われた1つ又は複数の動作パラメータの前記評価により、前記少なくとも1つの安全限界の前記正常値からオフセットを差し引いたものと前記プロセス値からオフセットを差し引いたもののうち、より制約的な方の超過との結果が得られた場合、前記ロボットアームを予防停止モードにするように構成される、請求項1~3の何れか1項に記載のロボットシステム。
- 前記ロボットプロセスコントローラは、前記ロボットプロセスコントローラにより行われる1つ又は複数の動作パラメータの前記評価により、前記少なくとも1つの安全限界の前記正常値からオフセットを差し引いたものと前記プロセス値からオフセットを差し引いたもののうち、より制約的な方の超過との結果が得られた場合、前記ロボットアームを前記限界超過停止モードにするように構成される、請求項1~4の何れか1項に記載のロボットシステム。
- 前記ロボットプロセスコントローラは、安全限界の前記正常値を同じ前記安全限界のプロセス値と比較して、これら2つのうちのより制約的な方を確定するように構成される、請求項1~5の何れか1項に記載のロボットシステム。
- 前記ロボットプロセスコントローラは、1つ又は複数の安全限界の低減正常値に基づく低減動作モードで前記ロボットアームを制御するように構成される、請求項1~6の何れか1項に記載のロボットシステム。
- プロセスソフトウェアがメモリにアップロードされ、前記メモリから前記ロボットプロセスコントローラが基本制御ソフトウェア及びプロセス制御ソフトウェアを実行することができる場合、安全限界の値がプロセス値で更新される、請求項1~7の何れか1項に記載のロボットシステム。
- 前記一群の安全限界は安全メモリに記憶される、請求項1~8の何れか1項に記載のロボットシステム。
- 前記安全限界は、ツール中心点速度、ツール中心点フォース、肘部速度、肘部フォース、ジョイント速度、ジョイント位置、停止距離、停止持間、極限電力、極限トルク、及びツール方向を含むリストから選択される、請求項1~9の何れか1項に記載のロボットシステム。
- 前記ロボットプロセスコントローラ、前記ロボット安全コントローラ、及びジョイントコントローラを含むリストのコントローラのうちの少なくとも1つは、1つ又は複数の動作パラメータの前記評価を実行するように構成される、請求項1~10の何れか1項に記載のロボットシステム。
- 1つ又は複数の動作パラメータの前記評価は、前記1つ又は複数の動作パラメータに関する値を確定し、前記確定された値を少なくとも1つの関連する安全限界と比較することを含む、請求項1~11の何れか1項に記載のロボットシステム。
- 前記ロボット安全コントローラの安全等級は前記ロボットプロセスコントローラの安全等級より高い、請求項1~12の何れか1項に記載のロボットシステム。
- 前記ロボット安全コントローラは前記ロボットプロセスコントローラに確認を提供するように構成され、前記確認は、前記ロボット安全コントローラが前記少なくとも1つの安全限界に関する前記プロセス値を受け取ったことを示す、請求項1~13の何れか1項に記載のロボットシステム。
- 前記ロボットシステムは、異なるハードウェア上に提供される独立した少なくとも2つのロボット安全コントローラを含み、
独立したロボット安全コントローラの各々は、前記少なくとも2つのロボット安全コントローラのうちの1つにより行われた1つ又は複数の動作パラメータの評価が、前記少なくとも1つの安全限界の前記正常値及び前記プロセス値のうち、より制約的な方の超過であるとの結果である場合、前記ロボットアームを前記限界超過停止モードにするように構成される、請求項1~14の何れか1項に記載のロボットシステム。 - 前記ロボットシステムは、ユーザが前記ロボットシステムと通信できるようにするユーザインタフェースを含み、
前記ユーザインタフェースは、前記ロボットアームがランタイムモードにある間に、前記プロセス値の少なくとも1つ又は前記安全限界の少なくとも1つの値を変更するためのユーザインタフェース手段を含む、請求項1~15の何れか1項に記載のロボットシステム。 - 前記動作パラメータの値は、前記ロボットシステムに入力を提供するセンサによって確定される、請求項1~16の何れか1項に記載のロボットシステム。
- ロボットシステムをモニタする方法であって、
前記ロボットシステムは、
・ロボット基部(105)及びロボットツールフランジ(107)に接続される複数のロボットジョイント(103a~103f)を含むロボットアーム(101)と、
・前記ロボットアームを基本制御ソフトウェアにしたがって動作させるように構成されるロボットプロセスコントローラ(202)であって、前記基本制御ソフトウェアにしたがった前記ロボットアームの動作は、複数の動作パラメータの各々に関する安全限界の正常値により限定される、ロボットプロセスコントローラ(202)と、
・前記ロボットアームの動作をモニタし、評価するように構成されたロボット安全コントローラと、
を含み、
前記ロボットプロセスコントローラと前記ロボット安全コントローラとは異なるハードウェアに提供され、
前記方法は、
・データ処理ユニットを介して、前記複数の動作パラメータに関する前記安全限界の少なくとも1つについて、プロセス制御ソフトウェア及び関連するプロセス値を確定するステップと、
・前記少なくとも1つのプロセス値を含む前記プロセス制御ソフトウェアをロボットシステムメモリに記憶するステップと、
・前記ロボットプロセスコントローラにより、前記ロボットアームの前記動作を前記基本制御ソフトウェアと前記プロセス制御ソフトウェアの組合せに基づいて制御するステップと、
・前記ロボットアームの動作中、少なくとも1つの動作パラメータのリアルタイム値を確定するステップと、
・前記少なくとも1つの動作パラメータの前記リアルタイム値の評価が、前記少なくとも1つの動作パラメータの前記安全限界の前記正常値及び前記プロセス値のうち、より制約的であるものを超過する場合に、前記ロボット安全コントローラによって、前記ロボットアームを限界超過停止モードにするステップと、
を含む、方法。 - 安全限界の前記正常値を同じ前記安全限界のプロセス値と比較して、これら2つのうち、より制約的な方を確定するステップを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの動作パラメータの前記リアルタイム値が前記少なくとも1つの動作パラメータの前記安全限界の前記正常値と前記プロセス値のうち、より制約的な方を超過するか否かを評価するステップを含む、請求項18~19の何れか1項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの動作パラメータの前記リアルタイム値が前記少なくとも1つの動作パラメータの前記安全限界の前記正常値と前記プロセス値のうち、より制約的な方を超過するか否かを評価するステップは、前記少なくとも1つの動作パラメータを、前記少なくとも1つの動作パラメータの前記安全限界の前記正常値と前記プロセス値のうち、より制約的な方と比較するステップを含む、請求項20に記載の方法。
- ・前記ロボットプロセスコントローラにより、前記少なくとも1つの動作パラメータの前記リアルタイム値の評価が前記少なくとも1つの動作パラメータの前記安全限界の前記正常値と前記プロセス値のうち、より制約的な方を超過する場合に、前記ロボットアームを予防停止モードにするステップ
を含む、請求項18~21の何れか1項に記載の方法。 - ・前記ロボットプロセスコントローラにより、前記少なくとも1つの動作パラメータの前記リアルタイム値の評価が前記少なくとも1つの動作パラメータの前記安全限界の前記正常値からオフセットを差し引いたものと前記プロセス値からオフセットを差し引いたもののうち、より制約的な方を超過する場合に、前記ロボットアームを予防停止モードにするステップ
を含む、請求項18~22の何れか1項に記載の方法。 - ・前記ロボットプロセスコントローラにより、前記少なくとも1つの動作パラメータの前記リアルタイム値の評価が前記少なくとも1つの動作パラメータの前記安全限界の前記正常値からオフセットを差し引いたものと前記プロセス値からオフセットを差し引いたもののうち、より制約的な方を超過する場合に、前記ロボットアームを前記限界超過モードにするステップ
を含む、請求項18~23の何れか1項に記載の方法。 - ・1つ又は複数のジョイントコントローラにより前記少なくとも1つの動作パラメータの前記リアルタイム値を確定するステップ
を含む、請求項18~24の何れか1項に記載の方法。 - ・前記ロボットシステムに入力を提供するセンサにより前記少なくとも1つの動作パラメータの前記リアルタイム値を確定するステップ
を含む、請求項18~25の何れか1項に記載の方法。 - 前記評価は1つ又は複数のジョイントコントローラにより行われる、請求項18~26の何れか1項に記載の方法。
- 前記評価の結果を示す信号が、前記プロセスコントローラと前記安全コントローラのうちの少なくとも一方に提供され、それに基づいて、前記プロセスコントローラと前記安全コントローラの少なくとも一方が、前記ロボットアームの動作モードの変更が必要であるか否かを特定する、請求項18~27の何れか1項に記載の方法。
- 前記ロボットシステムがランタイムモードである間にプロセス値を調整するステップをさらに含む、請求項18~28の何れか1項に記載の方法。
- 前記プロセス制御ソフトウェアは外部データ処理ユニットにより確定される、請求項18~29の何れか1項に記載の方法。
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