KR20210145245A - 런타임 적응가능 안전 한계를 가진 로봇 팔 안전 시스템 - Google Patents

Abstract

기본 소프트웨어와 프로세스 소프트웨어의 조합에 따라 프로세스 컨트롤러에 의해 제어되는 로봇 팔과 로봇 팔의 동작을 모니터링 및 평가하도록 구성된 안전 컨트롤러를 포함하는 로봇 시스템. 기본 소프트웨어는 로봇 팔의 동작을 제한하는 정상 값을 갖는 안전 한계와 연관된다. 프로세스 소프트웨어는 정상 값과 상이한 프로세스 값을 갖는 적어도 하나의 안전 한계와 연관된다. 안전 한계 값은 로봇 시스템이 런타임 모드에 있는 동안 프로세스 값으로 업데이트되도록 구성되고 로봇 안전 컨트롤러는 동작 파라미터, 상기 적어도 하나의 안전 한계의 상기 정상 값 및 상기 프로세스 값의 평가 결과에 기초하여 상기 로봇 팔을 위반 정지 모드로 전환하도록 구성된다.

Description

런타임 적응가능 안전 한계를 가진 로봇 팔 안전 시스템

본 발명은 로봇 팔의 동작 중 안전 시스템이 로봇 팔을 모니터링하여 로봇 팔이 안전하지 않은 동작 모드가 되면 로봇 팔을 안전한 상태로 전환하도록 구성된 로봇 팔용 안전 시스템에 관한 것이다.

액추에이터가 서로에 대해 로봇 팔의 일부를 회전시키거나 병진운동시킬 수 있는 복수의 로봇 조인트 및 로봇 링크를 포함하는 로봇 팔이 공지되어 있다. 로봇 팔은 액추에이터가 로봇 팔의 일부를 회전시키도록 구성된 회전 조인트, 및/또는 액추에이터가 로봇 팔의 한 부분을 병진 이동시키도록 구성된 각기둥형(prismatic) 조인트를 포함할 수 있다. 일반적으로, 로봇 팔은 로봇 팔의 장착 베이스 역할을 하는 로봇 베이스; 및 다양한 툴에 부착할 수 있는 로봇 툴 플랜지;를 포함하고, 여기서 다수의 로봇 조인트와 로봇 링크가 로봇 베이스와 로봇 툴 플랜지를 연결한다. 로봇 컨트롤러는 베이스와 관련하여 로봇 툴 플랜지를 이동시키기 위해 로봇 조인트를 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 로봇 팔이 다수의 작업 명령을 수행하도록 지시하기 위해.

일반적으로, 로봇 컨트롤러는 로봇 팔의 동적 모델에 기초하여 로봇 조인트를 제어하도록 구성되며, 여기서 동적 모델은 로봇 팔에 작용하는 힘과 로봇 팔의 결과적인 가속도 사이의 관계를 정의한다. 종종 동적 모델은 로봇 팔의 운동학적 모델, 로봇 팔의 관성에 대한 지식 및 로봇 팔의 움직임에 영향을 미치는 기타 파라미터를 포함한다. 운동학적 모델은 로봇 팔의 다른 부분 사이의 관계를 정의하고, 길이, 조인트 및 링크의 크기와 같은 로봇 팔의 정보를 포함할 수 있으며, 예를 들어 Denavit-Hartenberg 파라미터 등에 의해 설명될 수 있다. 동적 모델을 통해 컨트롤러는 예를 들어 지정된 속도, 가속도로 로봇 조인트를 움직이거나 로봇 팔을 정적인 자세로 유지하기 위해 조인트 모터가 제공해야 하는 토크를 판정할 수 있다.

일반적으로, 다양한 작업을 수행하기 위해 로봇 팔과 함께 사용될 수 있는 그리퍼, 진공 그리퍼, 마그네틱 그리퍼, 스크류 기계, 용접 장비, 디스펜싱 시스템, 시각 시스템, 힘/토크 센서와 같은 다양한 엔드 이펙터를 로봇 툴 플랜지에 부착하는 것이 가능하다. 로봇 팔은 미리 정의된 이동 패턴 및 파지, 대기, 해제, 검사, 나사 조이기 명령과 같은 작업 명령과 같은 로봇 팔에 대한 다양한 명령을 정의하는 사용자 또는 로봇 적분기(integrator)에 의해 프로그래밍되어야 한다. 로봇 팔에 장착된 엔드 이펙터를 프로그래밍할 수 있도록 로봇 제어 소프트웨어에 대한 소프트웨어 확장이 제공될 수 있고, 엔드 이펙터 공급자는 엔드 이펙터와 함께 이러한 소프트웨어 확장을 제공할 수 있다. 예를 들어, 로봇 팔은 본 명세서에 참조로 포함된 WO 2017/005272에 개시된 제3자 기여로 산업용 로봇의 최종 사용자 프로그래밍을 확장하기 위한 방법을 수행하도록 구성될 수 있다.

추가로, 명령은 주어진 명령을 중지 또는 시작하는데 사용되는 트리거 신호를 일반적으로 제공하는 다양한 센서 또는 입력 신호에 기초할 수 있다. 트리거 신호는 안전 커튼, 비전 시스템, 위치 표시기 등과 같은 다양한 표시기에 의해 제공될 수 있다.

인간과 함께 그리고 인간 가까이에서 로봇 팔의 사용은 증가되고 있으며, 로봇이 인간을 도울 수 있는 작업 프로세스의 다양성을 증가시키기 위해 로봇의 안전성, 가격 및 유연성에 대한 증가된 초점이 요구된다. 따라서 로봇 팔에는 로봇 팔의 동작을 모니터링하고 사람이 잠재적으로 다칠 수 있는 위험한 상황이 발생하기 전에 로봇 팔을 안전한 정지 모드로 전환하도록 구성된 안전 시스템이 제공된다. 안전을 증가시키기 위해, 로봇 컨트롤러와 로봇 프로세스 컨트롤러가 상이한 하드웨어에 제공된다. 로봇 안전 컨트롤러는 로봇 팔과 관련된 다양한 센서 신호를 모니터링하고 등록된 경우 안전하지 않은 상태라면 안전 시스템이 로봇을 안전한 상태로 전환하는 로봇 팔의 다수의 안전 기능(예를 들어, 여기에 참조에 의해 통합된 WO 2015/131904에 기술된 바와 같이)을 수행하도록 구성된다. 공지된 안전 시스템은 최종 엔드 이펙터와 독립적으로 로봇 팔의 동작을 모니터링하여, 결과적으로 예를 들어 엔드 이펙터가 안전하지 않은 상태에 있는 경우 안전 시스템은 로봇 팔을 안전한 상태로 만들 수 없다.

본 발명의 목적은 선행 기술 또는 선행 기술의 다른 문제에 대한 상술한 한계를 해결하는 것이다. 이것은:

· 로봇 베이스와 로봇 툴 플랜지를 연결하는 복수의 로봇 조인트를 포함하는 로봇 팔;

· 기본 제어 소프트웨어와 프로세스 제어 소프트웨어의 조합에 따라 상기 로봇 팔의 동작을 제어하도록 구성된 로봇 프로세스 컨트롤러;

· 상기 로봇 팔의 동작을 모니터링하고 평가하도록 구성된 로봇 안전 컨트롤러;

를 포함하는 로봇 시스템에 의해 달성되고,

여기서, 상기 기본 제어 소프트웨어는 상기 기본 제어 소프트웨어에 따라 상기 로봇 프로세스 컨트롤러에 의해 제어될 때 상기 로봇 팔의 동작을 제한하는 정상 값을 각각 갖는 안전 한계 세트와 연관되고, 상기 프로세스 제어 소프트웨어는 상기 정상 값과 상이한 프로세스 값을 갖는 상기 안전 한계 세트 중 적어도 하나의 안전 한계와 연관되고, 상기 적어도 하나의 안전 한계의 상기 프로세스 값은 상기 로봇 시스템이 런타임 모드에 있는 동안 변경되도록 구성되고, 상기 로봇 안전 컨트롤러는 하나 이상의 동작 파라미터에 대한 평가가 상기 적어도 하나의 안전 한계의 상기 정상 값 및 상기 프로세스 값 중 더 제한적인 것을 위반하는 결과를 가져오는 경우 상기 로봇 팔을 위반 정지 모드로 전환하도록 구성된다. 이는 상기 로봇 프로세스 및 로봇 안전 컨트롤러가 런타임 모드에 있는 동안, 즉 상기 로봇 팔이 동작하는 동안 상기 안전 한계를 변경하고 평가할 수 있다는 효과가 있다는 점에서 이점이 있다. 이는 또한 그것이 항상 상기 로봇 팔의 상기 동작을 제한하는 상기 정상 값과 상기 프로세스 값 중 더 제한적이라는 점에서 상기 로봇 시스템의 상기 안전을 손상시키지 않으면서 상기 안전 한계 값을 업데이트할 수 있다는 효과가 있다는 점에서 이점이 있다. 따라서 상기 로봇 시스템의 추가 인증 또는 재인증을 방지할 수 있다. 이는 상기 로봇 팔의 사용자 및/또는 프로세스 제어 소프트웨어 공급자가 상기 안전 한계를 변경할 수 있어서, 상기 로봇 팔의 상기 제어 및 동작에 추가적인 유연성을 제공하는 효과가 있다는 점에서 더욱 이점이 있다.

로봇 프로세스 컨트롤러는 상기 로봇 팔의 상기 동작을 제어하는 컨트롤러로 이해되어야 하며, 예를 들어 PLC(Programmable Logic Controller), CPU(Central Processing Unit), 복수의 처리 장치, 마이크로컨트롤러와 같은 임의의 처리 장치로 구현될 수 있다.

로봇 안전 컨트롤러는 상기 로봇 팔의 상기 동작을 모니터링하는 컨트롤러로 이해되어야 하며, 정의된 모니터링된 동작 파라미터의 값이 안전 한계와 같은 정의된 임계값을 초과하는 경우, 상기 로봇 안전 컨트롤러는 상기 로봇 팔을 위반 정지 모드로 전환한다. 상기 로봇 안전 컨트롤러는 PLC(Programmable Logic Controller), CPU(Central Processing Unit), 복수의 처리 장치, 마이크로 컨트롤러 등과 같은 임의의 처리 장치로 구현될 수 있다.

기본 제어 소프트웨어는 상기 로봇 팔, 즉 개별 조인트, 그리고 그에 의한 상기 로봇 플랜지와 그에 부착된 임의의 로봇 툴의 움직임을 제어하기 위해 상기 프로세스 컨트롤러에 의해 사용되는 소프트웨어로 이해되어야 한다. 상기 기본 제어 소프트웨어는 일반적으로 상기 로봇 팔의 수학적 모델을 기반으로 개발되며 상기 로봇 팔과 함께 제공된다. 따라서, 상기 로봇 팔의 사용자는 임의의 특별한 프로그래밍 기술 없이 상기 로봇 팔을 움직일 수 있다. 상기 기본 제어 소프트웨어는 상이한 안전 한계에 대한 기본 값을 정의한다는 점을 언급해야 한다. 상기 기본 값은 또한 정상값이라고도 하며 상기 로봇 팔의 전원이 꺼진 경우, 미리 정의된 범위 내에서만 변경할 수 있다.

프로세스 제어 소프트웨어는 이러한 프로세스 제어 소프트웨어가 저장되거나 개발되는 데이터 처리 장치, 서버, 컴퓨터 또는 태블릿과 같은 외부 소스로부터 상기 로봇 시스템에 제공되는 소프트웨어로 이해되어야 한다. 프로세스 제어 소프트웨어는 사용자 인터페이스를 통해 상기 로봇 시스템을 직접 프로그래밍하여 제공할 수도 있다. 프로세스 제어 소프트웨어는 로봇 팔의 이동을 위한 웨이포인트를 정의하는 3차원 직교 좌표계의 단순 좌표, 상기 로봇 플랜지에 부착된 로봇 툴의 동작을 정의하는 프로그램 코드, 상기 직교 좌표계에서 점을 판정하기 위한 고급 수학, 예를 들면 이동시 정밀도 최적화, 센서 시스템 등이 될 수 있다. 따라서 상기 프로세스 컨트롤러는 프로세스 및 기본 제어 소프트웨어의 조합을 기반으로 상기 로봇 팔과 툴의 움직임을 제어하고, 여기서 상기 프로세스 제어 소프트웨어는 상기 기본 제어 소프트웨어에 의해 정의된 적어도 하나의 안전 한계로 프로세스 값을 제공한다.

기본 및 프로세스 제어 소프트웨어에서 사용되는 동작 파라미터의 값은 위치, 이동, 힘, 거리, 시간, 예를 들어 상기 로봇 팔의 상기 동작과 관련된 파워나 토크, 방향 등을 반영한다. 따라서 예를 들어 로봇 조인트의 측정으로부터 측정되거나 도출된 속도, 가속도, 힘 등은 동작 파라미터의 예이다.

안전 한계는 동작 파라미터의 한계 값으로 이해되어야 한다. 안전 한계의 예는: 일반적으로 최대 값(안전 한계)이 손목 조인트에 대해서는 15-360도/초 사이, 베이스/어깨/엘보우 조인트의 경우 15-120도 사이인, 0에서 시작하여 400도/초로 끝나는 작업 창에서의 값일 수 있는 로봇 조인트 속도; 일반적으로 최대 값(안전 한계)이 1-2m/s 사이인, 0에서 시작하여 5m/s에서 끝나는 작업 창에서의 값일 수 있는 툴 플랜지 속도; 10w에서 시작하여 1000w에서 끝나는 작업 창에서의 값일 수 있는 로봇 팔의 전력 소비; ¼초에서 시작하여 1초로 끝나는 작업 창에서의 값일 수 있는 정지 시간; 1cm에서 시작하여 2m에서 끝나는 작업 창에서의 값일 수 있는 정지 거리일 수 있다. 동작 파라미터의 실시간 값은 계산 또는 측정, 예를 들어 로봇 조인트에서 수행되거나 그로부터 파생할 수 있는 직접 측정을 기반으로 설정된다.

상기 로봇 팔에 의해 수행되는 주어진 프로세스를 최적화하기 위해 안전 한계의 프로세스 값이 제공된다. 상기 프로세스 값은 일반적으로 정상 값으로 정의된 작업 창에 비해 상기 로봇 팔의 작업 창을 줄인다. 일반적으로 이렇게 하면 상기 로봇 팔이 더 느리고, 더 정확하게 움직이고, 모터 토크가 감소하는 등의 작업이 수행된다.

상기 로봇 팔은 기본적으로 상기 안전 한계의 상기 정상 값에 따라 제어될 수 있다. 그러나 하나 이상의 안전 한계 값이 업데이트되거나 프로세스 값으로 변경되는 경우, 이러한 한계 중 더 제한적인 것이 제어 파라미터로 사용된다. 실제로, 상기 프로세스 제어 소프트웨어는 상기 로봇 팔이 런타임 모드에 있는 동안 사용자가 상기 프로세스 값을 조정할 수 있는 범위를 지정할 수 있다. 예를 들어 로봇이 동작하는 동안, 예를 들어 이동하는 동안, 안전 제한 런타임 값을 변경할 수 있다는 것은, 상기 로봇 팔의 전원이 꺼졌을 때 상기 안전 한계 값의 변경만을 제공하는 종래 기술의 로봇 시스템에 비해 현장에서 상기 로봇 팔의 구현 및 런인(run-in)을 더 빠르게 할 수 있는 효과가 있다는 이점이 있다. 또한, 전원을 끄지 않고 값을 변경할 수 있으므로(동적 안전 한계 값 조정) 사이클 시간이 단축될 수 있으며 동적 조정으로 인해 자극의 원인이 상당히 제거된다.

위반 정지 모드는 평가 결과가 상기 안전 한계 중 하나를 위반하는 경우, 즉 상기 로봇 시스템이 상기 로봇 시스템에서 무언가가 올바르지 않음을 자동으로 검출하는 경우 자동으로 적용되는 안전 정지 장치로 이해되어야 한다. 일반적으로 상기 로봇 프로세스 컨트롤러는 안전 한계를 위반할 위험이 있다고 예측하고, 상기 로봇 팔을 보호 모드로 전환한다. 이것이 정지 시간 내에 발생하지 않으면, 상기 안전 컨트롤러는 상기 로봇 팔을 위반 정지 모드로 전환한다. 안전 한계의 위반으로 인한 상기 위반 정지 모드는 비상 정지 버튼을 수동으로 활성화하여 발생하는 비상 정지 모드와 유사하다. 상기 위반 정지 모드와 상기 비상 정지 모드 모두에서, 상기 개별 조인트의 기계적 브레이크가 동작되고 상기 로봇 팔의 전원이 꺼진다. 위반 정지 및 비상 정지를 모두 재설정하려면 물리적 비상 버튼에서 또는 상기 프로세스 및/또는 안전 제어 소프트웨어를 통해 수동으로 재설정해야 한다.

평가는 상기 안전 한계의 상기 값(정상 및/또는 프로세스)과 같은 안전 한계에 대한 실시간 동작 값의 평가로 이해되어야 한다. 상기 평가는 상기 로봇 안전 컨트롤러 또는 상기 로봇 프로세스 컨트롤러에 의해 완전히 또는 부분적으로 수행될 수 있다. 상기 평가는 안전 한계와 연관된 동작 파라미터의 실시간 값 간의 간단한 비교일 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 로봇 시스템은 상기 로봇 프로세스 컨트롤러가 동작 파라미터가 상기 적어도 하나의 안전 한계의 정상 값과 프로세스 값 중 더 제한적인 것을 위반한 것으로 추정하는 경우 상기 로봇 팔을 보호 정지 모드로 전환하도록 구성된다. 이는 안전 한계를 위반하거나 위반이 예상되는 경우 상기 로봇 팔이 전원 끄기 및 기계식 브레이크 활성화를 포함하지 않는 소프트 정지 모드로 들어가는 효과가 있다는 점에서 이점이 있다. 따라서 상기 기본/프로세스 제어 소프트웨어의 단순 재설정 또는 실행의 단순 재시작 후에 상기 로봇 팔의 재설정 및 연속 동작을 계속할 수 있다. 안전 한계 위반의 추정은 현재 상태(속도, 방향, 힘 등)를 기반으로 하여 상기 프로세스 컨트롤러가 미래 동작을 계산하고 이것이 임의의 안전 한계를 위반하는 경우 예측을 기반으로 할 수 있음을 언급해야 한다. 대안으로, 그것은 상기 안전 한계 값과 비교되는 측정값 또는 이러한 값에서 파생된 값을 기반으로 할 수 있다. 마지막으로, 예시적인 실시 예에서 추정/비교는 안전 한계의 값에서 오프셋을 뺀 값으로 이루어진다는 것을 언급해야 한다.

상기 프로세스 컨트롤러는 상기 로봇 프로세스 컨트롤러에 의해 이루어진 하나 이상의 동작 파라미터의 상기 평가가 상기 적어도 하나의 안전 한계의 상기 정상 값에서 오프셋을 뺀 값과 상기 프로세스 값에서 오프셋을 뺀 값 중 더 제한적인 것을 위반하는 결과를 가져오는 경우 상기 로봇 팔을 위반 정지 모드로 전환하도록 구성된다. 이는 상기 로봇 안전 및 프로세스 컨트롤러 모두가 상기 로봇 팔을 위반 정지 모드로 전환할 수 있다는 효과가 있다는 점에서 이점이 있다. 상기 오프셋은 상기 안전 한계의 공칭 값에서 뺀 값으로 이해해야 한다. 이러한 방식으로 상기 로봇 프로세스 컨트롤러와 상기 로봇 안전 컨트롤러는 동일한 안전 한계에 대해 다른 값을 가지므로, 먼저 상기 위반 정지와 같은 정지 모드를 활성화하는 두 컨트롤러 간에 충돌이 발생하지 않는다. 오프셋 스캔 값은 상기 로봇 팔의 전체 작업 창을 보장하기 위해 가능한 한 상기 안전 한계의 상기 공칭 값에 가깝게 설정된다. 이를 통해 센서, 접촉기, 트랜지스터 등의 히스테리시스와 같은 인자가 실제로 상기 오프셋 값을 정의한다. 따라서 상기 오프셋 값은 상기 안전 한계의 상기 공칭 값의 미리 정해진 백분율이거나, 하나 이상의 안전 한계에 대해 개별적으로 판정될 수 있다. 상기 평가가 상기 오프셋을 먼저 차감하지 않고 상기 정상 및 프로세스 값 중 보다 제한적인 값을 위반하는 결과를 가져오는 경우 상기 로봇 프로세스 컨트롤러를 사용하여 상기 로봇 팔을 위반 중지 모드로 전환할 수도 있다는 점을 언급해야 한다.

상기 로봇 시스템의 실시 예에서, 상기 로봇 프로세스 컨트롤러는 상기 안전 한계의 상기 정상 값을 동일한 안전 한계의 프로세스 값과 비교하여 둘 중 더 제한적인 값을 설정하도록 구성된다. 이것은 상기 로봇 팔의 제어 동안 사용된 상기 안전 한계의 값이 식별되고 이에 의해 예를 들어, 상기 로봇 팔을 위반 정지 모드로 전환하도록 상기 로봇 팔을 제어하기 위해 사용되어야 하는 상기 안전 한계를 제한하는 효과를 가진다는 점에서 이점이 있다.

상기 로봇 시스템의 일 실시 예에서, 상기 로봇 프로세스 컨트롤러는 하나 이상의 안전 한계의 감소된 정상 값에 기초하여 감소된 동작 모드에서 상기 로봇 팔을 제어하도록 구성된다. 이것은 예를 들어 상기 로봇 팔의 위치나 상기 로봇 팔에 대한 사람이나 깨지기 쉬운 물체의 위치에 따라 상기 로봇 플랜지를 이동시키는 속도가 감소될 수 있는 관련된 제한을 한다는 효과를 가진다는 점에서 이점이 있다.

상기 로봇 시스템의 실시 예에서, 안전 한계 값은 상기 로봇 프로세스 컨트롤러가 기본 제어 소프트웨어 및 프로세스 제어 소프트웨어를 실행할 수 있는 메모리에 프로세스 소프트웨어가 업로드될 때 프로세스 값으로 업데이트된다. 상기 프로세스 제어 소프트웨어가 상기 안전 및 프로세스 컨트롤러에 사용 가능하게 된 후에, 소프트웨어 업데이트가 필요하지 않고 상기 로봇 팔의 전원을 끄지 않고도 상기 프로세스 값을 런타임에 조정할 수 있다.

상기 로봇 시스템의 일 실시 예에서, 상기 안전 한계의 세트는 안전 메모리에 저장된다. 이 상황에서, 상기 로봇 안전 컨트롤러는 상기 로봇 프로세스 컨트롤러에 대한 상기 안전 한계의 세트에 대한 액세스를 제공하거나 상기 로봇 프로세스 컨트롤러에 상기 안전 한계의 세트를 제공한다.

상기 로봇 시스템의 실시 예에서, 상기 안전 한계는: 툴 중심점 속도, 툴 중심점 힘, 엘보우 속도, 엘보우 힘, 조인트 속도, 조인트 위치, 정지 거리, 정지 시간, 파워 제한, 토크 제한 및 툴 방향을 포함하는 목록으로부터 선택된다.

상기 로봇 시스템의 실시 예에서, 상기 평가는 상기 하나 이상의 동작 파라미터에 대한 값을 설정하고 설정된 값을 연관된 안전 한계와 비교하는 것을 포함한다. 상기 동작 파라미터에 대한 상기 값은 상기 로봇 프로세스/안전 컨트롤러 또는 센서들로부터의 입력을 판독하는 상기 로봇 프로세스/안전 컨트롤러에 입력을 제공하는 센서에 의해 설정될 수 있다. 대안으로, 동작 파라미터의 값은 둘 이상의 상이한 동작 파라미터의 측정으로부터 도출될 수 있다. 상기 평가는 중복 계산 또는 측정을 수행하는 2개의 독립적인 컨트롤러/센서에서 계산 또는 측정된 연산 값의 계산/측정 결과의 비교를 포함할 수 있다. 상기 평가의 적어도 일부는 예를 들어 개별 조인트에 위치된 적절한 장비에 의해 수행될 수 있다. 이것의 예는 적어도 2개의 프로세서 및/또는 센서에 의해 수행되는 조인트의 중복 계산/측정일 수 있다.

상기 로봇 시스템의 실시 예에서, 상기 로봇 안전 컨트롤러의 안전 등급은 상기 로봇 프로세스 컨트롤러의 안전 등급보다 높다. 이는 이러한 안전 등급 컨트롤러를 사용함으로써 상기 로봇 안전 컨트롤러가 안전 무결성 레벨(SIL; Safety Integrity Level) 2 또는 레벨 3에 대한 요구사항을 준수하고 및/또는 기능 안전 표준(IEC61508)의 요구 사항을 준수한다는 측면에서 위험 상황의 발생 가능성을 줄이는 효과가 있다는 점에서 이점이 있다.

상기 로봇 시스템의 실시 예에서, 상기 로봇 안전 컨트롤러는 상기 로봇 프로세스 컨트롤러에 확인을 제공하도록 구성되며, 여기서 상기 확인은 상기 로봇 안전 컨트롤러가 상기 적어도 하나의 안전 한계에 대한 프로세스 값을 수신했음을 나타낸다.

상기 로봇 시스템의 일 실시 예에서, 상기 로봇 시스템은 상이한 하드웨어에 제공된 적어도 2개의 독립적인 로봇 안전 컨트롤러를 포함하고, 각각의 독립적인 로봇 안전 컨트롤러는 상기 적어도 2개의 로봇 안전 컨트롤러 중 하나에 의해 이루어진 하나 이상의 동작 파라미터의 평가가 상기 적어도 하나의 안전 한계의 상기 정상 값 및 프로세스 값 중 더 제한적인 것을 위반하는 결과를 가져오는 경우 상기 로봇 팔을 상기 위반 정지 모드로 전환하도록 구성된다. 이는 2개의 로봇 안전 컨트롤러 중 하나가 고장나도 나머지 로봇 안전 컨트롤러를 기반으로 상기 로봇 팔이 계속 동작할 수 있다는 측면에서 상기 로봇 팔을 동작시키는 것과 관련된 안전성이 높아지는 효과가 있다는 이점이 있다. 또한, 상기 나머지 로봇 안전 컨트롤러는 다른 로봇 안전 컨트롤러에 고장하면 상기 로봇 팔을 상기 위반 정지 모드로 전환하도록 구성될 수 있으며, 이는 상기 로봇 시스템의 안전 수준을 높인다.

상기 로봇 시스템의 일 실시 예에서, 상기 로봇 시스템은 사용자가 상기 로봇 시스템과 통신할 수 있게 하는 사용자 인터페이스를 포함하고, 상기 사용자 인터페이스는 상기 로봇 팔이 런타임 모드에 있는 동안 하나 이상의 안전 한계의 프로세스 값들 중의 값을 변경하기 위한 사용자 인터페이스 수단을 포함한다. 이는 프로세스 값으로 안전 한계 값을 업데이트하거나 변경하기 위해 추가 하드웨어가 필요하지 않다는 점에서 이점이 있다. 상기 사용자 인터페이스 수단은 예를 들어 그를 통해 사용자가 상기 로봇 시스템과 통신할 수 있는 디스플레이 상의 그래픽 사용자 인터페이스로서 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 조정은 터치 디스플레이 상의 슬라이딩 바에 의해 설정될 수 있다.

추가적으로, 본 발명의 목적은 또한:

· 로봇 베이스(105)와 로봇 툴 플랜지를 연결하는 복수의 로봇 조인트를 구비하는 로봇 팔;

· 기본 제어 소프트웨어에 따라 상기 로봇 팔을 동작하도록 구성된 로봇 프로세스 컨트롤러로서, 상기 기본 제어 소프트웨어에 따른 상기 로봇 팔의 상기 동작은 복수의 동작 파라미터 각각에 대한 안전 한계의 정상 값에 의해 제한되는 로봇 프로세스 컨트롤러;,

· 상기 로봇 팔의 동작을 모니터링하고 평가하도록 구성된 로봇 안전 컨트롤러;

를 구비하는 로봇 시스템을 모니터링하는 방법에 의해 처리될 수 있고,

여기서, 상기 로봇 프로세스 컨트롤러 및 상기 로봇 안전 컨트롤러는 상이한 하드웨어에 제공되며, 상기 방법은:

· 데이터 처리 장치를 통해, 상기 복수의 안전 한계 중 적어도 하나에 대한 프로세스 제어 소프트웨어 및 연관된 프로세스 값을 설정하는 단계;

· 로봇 시스템 메모리에 상기 적어도 하나의 프로세스 값을 포함하는 상기 프로세스 제어 소프트웨어를 저장하는 단계;

· 상기 로봇 프로세스 컨트롤러에 의해, 상기 기본 제어 소프트웨어와 상기 프로세스 제어 소프트웨어의 조합을 기반으로 상기 로봇 팔의 동작을 제어하는 단계;

· 상기 로봇 팔의 동작 중에, 적어도 하나의 동작 파라미터의 실시간 값을 설정하는 단계; 및

· 상기 로봇 안전 컨트롤러에 의해, 상기 적어도 하나의 동작 파라미터의 상기 실시간 값의 평가가 상기 적어도 하나의 동작 파라미터의 상기 안전 한계의 상기 정상 값과 프로세스 값 중 더 제한적인 값을 위반하는 경우 상기 로봇 팔을 위반 정지 모드로 전환하는 단계;

를 포함한다.

상기 데이터 처리 장치는 예를 들어 로봇 컨트롤러 자체 또는 외부 데이터 처리 장치와 같은 소프트웨어 개발 도구 또는 그러한 소프트웨어의 저장 장치로 이해되어야 한다. 따라서 상기 로봇 팔에 부착된 로봇 툴(센서 포함)의 통합 및 제어를 가능하게 하는 파라미터의 집합이든 프로그램이든 상관없이, 상기 프로세스 제어 소프트웨어는 상기 로봇 컨트롤러 외부에서 개발되고, 상기 로봇 프로세스 컨트롤러 또는 로봇 안전 컨트롤러와 연관된 로봇 시스템 메모리에 업로드될 때 이러한 컨트롤러들에 의해 액세스 가능하여, 상기 로봇 팔 및 그의 툴을 적어도 부분적으로 제어하는 데 사용될 수 있다.

상기 방법의 실시 예에서, 상기 적어도 하나의 동작 파라미터의 실시간 값은 하나 이상의 조인트 컨트롤러에 의해 설정된다.

상기 방법의 실시 예에서, 상기 평가는 하나 이상의 조인트 컨트롤러에 의해 이루어진다. 이는 오류에 대한 보다 빠른 시스템 응답을 얻을 수 있는 효과가 있다는 점에서 이점이 있다. 또한, 상기 프로세스 및 안전 컨트롤러는 이 평가에서 프로세서 전원을 사용할 필요가 없다. 대신에, 단지 신호가 상기 조인트 컨트롤러에서 상기 프로세스 및/또는 안전 컨트롤러로 제공된다. 또는, 상기 로봇 프로세스 컨트롤러 또는 상기 로봇 안전 컨트롤러에 의해 평가가 수행된다.

상기 방법의 실시 예에서, 상기 평가의 결과를 나타내는 신호는 상기 프로세스 컨트롤러 및/또는 상기 안전 컨트롤러에 제공되고, 이에 기초하여 상기 프로세스 컨트롤러 및/또는 상기 안전 컨트롤러는 상기 로봇 팔의 동작 모드의 변화가 필요한지를 판정한다.

상기 방법의 실시 예에서, 상기 방법은 상기 로봇 시스템이 런타임 모드에 있는 동안 프로세스 값을 조정하는 단계를 더 포함한다.

상기 방법의 일 실시 예에서, 상기 로봇 프로세스 컨트롤러는 상기 로봇 프로세스 컨트롤러에 의해 이루어진 하나 이상의 동작 파라미터의 평가가 상기 적어도 하나의 안전 한계의 상기 정상 값에서 오프셋을 뺀 값과 상기 프로세스 값에서 오프셋을 뺀 값 중 더 제한적인 값의 위반을 가져오는 경우 상기 로봇 팔을 상기 위반 정지 모드로 전환한다. 또는 상기 로봇 프로세스 컨트롤러가 상기 로봇 팔을 보호 정지 모드로 전환한다.

도 1은 본 발명에 따른 로봇 시스템을 도시한다.
도 2-3은 본 발명의 로봇 팔에 따른 로봇 시스템의 단순화된 구조도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 예시적 실시 예에 따른 속도 그래프를 도시한다.
도 5는 본 발명의 예시적 실시 예에 따른 로봇 시스템을 모니터링하는 방법의 흐름도를 도시한다.

본 발명은 단지 본 발명의 원리를 설명하기 위한 예시적인 실시 예를 고려하여 설명된다. 당업자는 청구항의 범위 내에서 다수의 실시 예를 제공할 수 있을 것이다. 설명 전체에서 유사한 효과를 제공하는 유사한 엘리먼트의 참조 번호는 마지막 두 자리가 동일하다. 또한, 실시 예가 복수의 동일한 특징을 포함하는 경우에, 특징 중 일부만이 참조 번호로 표시될 수 있음을 이해해야 한다.

도 1은 로봇 베이스(105)와 로봇 툴 플랜지(107)를 연결하는 복수의 로봇 조인트(103a, 103b, 103c, 103d, 103e, 103f)를 포함하는 로봇 팔(101)을 도시한다. 베이스 조인트(103a)는 회전 화살표(113a)에 의해 도시된 바와 같이 베이스 축(111a)(점선으로 도시됨)을 중심으로 로봇 팔을 회전시키도록 구성되고; 어깨 조인트(103b)는 회전 화살표(113b)에 의해 도시된 바와 같이 어깨 축(111b)(축을 나타내는 십자로 도시됨)을 중심으로 로봇 팔을 회전시키도록 구성되고; 엘보우 조인트(103c)는 회전 화살표(113c)에 의해 도시된 바와 같이 엘보우 축(111c)(축을 나타내는 십자로 도시됨)을 중심으로 로봇 팔을 회전시키도록 구성되고, 제1 손목 조인트(103d)는 회전 화살표(113d)에 의해 도시된 바와 같이 제1 손목 축(111d)(축을 나타내는 십자로 도시됨)을 중심으로 로봇 팔을 회전시키도록 구성되고, 및 제2 손목 조인트(103e)는 회전 화살표(113e)에 의해 도시된 바와 같이 제2 손목 축(111e)(점선으로 도시됨)을 중심으로 로봇 팔을 회전시키도록 구성된다. 로봇 조인트(103f)는 로봇 툴 플랜지(107)를 포함하는 툴 조인트이며, 이는 회전 화살표(113f)로 도시된 바와 같이 툴 축(111f)(점선으로 도시됨)을 중심으로 회전 가능하다. 도시된 로봇 팔은 따라서 6 자유도를 갖는 6축 로봇 팔이지만, 본 발명은 더 적거나 더 많은 로봇 조인트를 포함하는 로봇 팔에 제공될 수 있다는 점에 유의해야 하고, 추가로, 로봇 조인트는 또한 각기둥형(prismatic) 조인트 또는 회전 조인트와 각기둥형 조인트의 조합을 포함할 수 있다는 것을 이해해아 한다.

각각의 조인트는 로봇 조인트에 대해 회전 가능한 출력 플랜지를 포함하고, 출력 플랜지는 당업계에 공지된 바와 같이 직접적으로 또는 팔의 섹션을 통해 이웃 로봇 조인트에 연결된다. 로봇 조인트는 모터 샤프트에 예를 들어 기어링을 통해 또는 직접 연결된 출력 플랜지를 회전하도록 구성된 조인트 모터를 포함한다. 추가적으로, 로봇 조인트는 파라미터인, 출력 플랜지의 각도 위치, 조인트 모터의 모터 샤프트의 각도 위치, 조인트 모터의 모터 전류 또는 출력 플랜지 또는 모터 샤프트를 회전시키려는 외력 중 적어도 하나를 나타내는 센서 신호를 제공하는 적어도 하나의 조인트 센서를 포함한다. 예를 들어, 출력 플랜지의 각도 위치는 로봇 조인트와 관련하여 출력 플랜지의 각도 위치를 나타낼 수 있는 광학 인코더, 자기 인코더와 같은 출력 인코더에 의해 표시될 수 있다. 유사하게, 조인트 모터 샤프트의 각도 위치는 로봇 조인트과 관련하여 모터 샤프트의 각도 위치를 나타낼 수 있는 광학 인코더, 자기 인코더와 같은 입력 인코더에 의해 제공될 수 있다. 출력 플랜지의 각도 위치를 나타내는 출력 인코더와 모터 샤프트의 각도 위치를 나타내는 입력 인코더가 모두 제공될 수 있고, 이 실시 예에서, 기어링의 입력 측과 출력 측 사이의 관계를 판정할 수 있게 하기 위해 기어링이 제공되었다는 점에 유의하라. 조인트 센서는 또한 조인트 모터를 통과하는 전류를 나타내는 전류 센서로서 제공될 수 있으므로, 모터에 의해 제공하는 토크를 얻는 데 사용할 수 있다. 예를 들어, 다상 모터와 관련하여, 다상 모터의 각 위상을 통해 전류를 얻기 위해 복수의 전류 센서가 제공될 수 있다.

예시적인 실시 예에서, 하나 이상의 조인트는 각각 2개의 센서 및 2개의 조인트 컨트롤러를 포함한다. 이러한 방식으로, 로봇 컨트롤러에 영향을 주지 않고 조인트 특정 계산 및 측정을 설정할 수 있어서, 오동작 위험을 줄이고 조인트와 로봇 컨트롤러 사이의 데이터 통신이, 일반적으로 분산 측정 및 처리를 수행함으로써 시스템 응답 시간을 늘린다. 또한, 조인트의 중복성은 고장 위험을 줄여준다. 즉, 하나의 센서 또는 조인트 컨트롤러가 고장나면, 사용할 수 있는 추가 센서 또는 조인트 컨트롤러가 있다.

로봇 팔은 로봇 제어 박스(109)에 배치되고 로봇 팔의 동적 모델, 중력 작용(112)의 방향 및 조인트 센서 신호에 기초하여 조인트 모터에 제공되는 모터 토크를 제어함으로써 로봇 조인트를 제어하도록 구성된 적어도 하나의 로봇 컨트롤러를 포함한다. 로봇 컨트롤러는 예를 들어 로봇 팔을 제어 및 프로그래밍하기 위해 사용자가 로봇과 통신할 수 있게 하는 인터페이스 장치(104)를 포함하는 컴퓨터로서 제공될 수 있다. 컨트롤러는 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 로봇 제어 박스(109)에 배열된 외부 장치로서, 로봇 팔에 통합된 장치로서 또는 이들의 조합으로서 제공될 수 있다. 인터페이스 장치는 예를 들어 유선 또는 무선 통신 프로토콜을 통해 로봇 컨트롤러와 통신할 수 있는 산업용 로봇 분야에서 알려진 바와 같이 티치 펜던트(teach pendent)로서 제공될 수 있다. 인터페이스 장치는 예를 들어 디스플레이(106), 및 버튼, 슬라이더, 터치패드, 조이스틱, 트랙 볼, 제스처 인식 장치, 키보드 등과 같은 다수의 입력 장치(108)를 포함할 수 있다. 디스플레이는 디스플레이 및 입력 장치 모두로서 기능하는 터치 스크린으로서 제공될 수 있다.

도 2는 도 1에 예시된 로봇 팔의 단순화된 구조도를 예시한다. 로봇 조인트(103a, 103b, 103f)는 구조적 형태로 도시되었으며, 로봇 조인트(103c, 103d, 103e)는 도면의 간략화를 위하여 생략되었다. 또한, 로봇 조인트는 별도의 엘리먼트로 도시되어 있지만 도 1에 도시된 바와 같이 상호 연결되어 있음을 이해해야 한다. 로봇 조인트는 출력 플랜지(216a, 216b, 216f) 및 조인트 모터(217a, 217b, 217f)를 포함하며, 여기서 출력 플랜지(216a, 216b, 216f)는 로봇 조인트에 대해 회전 가능하며, 조인트 모터(217a, 217b, 217f)는 출력 액슬(218a, 218b, 218f)을 통해 출력 플랜지를 회전시키도록 구성된다. 이 실시 예에서, 툴 조인트(103f)의 출력 플랜지(216f)는 툴 플랜지(107)를 포함한다. 적어도 하나의 조인트 센서(219a, 219b, 219f)는 각각의 조인트의 적어도 하나의 조인트 센서 파라미터(J_sensor,a, J_sensor,b, J_sensor,f)를 나타내는 센서 신호(222a, 222b, 222f)를 제공한다. 조인트 센서 파라미터(또한 일반적으로 동작 파라미터라고도 함)는 적어도, 예를 들어, 출력 플랜지의 각도 위치, 조인트 모터의 샤프트의 각도 위치, 조인트 모터의 모터 전류와 같은 로봇 조인트에 대한 출력 플랜지의 위치 및 방향을 나타내는 포즈 파라미터 중 적어도 하나를 나타낸다. 예를 들어, 출력 플랜지의 각도 위치는 로봇 조인트와 관련하여 출력 플랜지의 각도 위치를 나타낼 수 있는 광학 인코더, 자기 인코더와 같은 출력 인코더에 의해 표시될 수 있다. 유사하게, 조인트 모터 샤프트의 각도 위치는 로봇 조인트에 대한 모터 샤프트 플랜지의 각도 위치를 나타낼 수 있는 광학 인코더, 자기 인코더와 같은 입력 인코더에 의해 제공될 수 있다.

또한 로봇 프로세스 컨트롤러라고도 하는 로봇 컨트롤러(202)는 컨트롤러 프로세서(220) 및 컨트롤러 메모리(221)를 포함하고 조인트 모터에 모터 제어 신호(223a, 223b, 223f)를 제공함으로써 로봇 조인트의 조인트 모터를 제어하도록 구성된다. 모터 제어 신호(223a, 223b, 223f)는 각 조인트 모터가 출력 플랜지에 제공해야 하는 모터 토크(T_motor,a, T_motor,b 및 T_motor,f)를 나타내며 로봇 컨트롤러는 종래 기술에 공지된 로봇 팔의 동적 모델에 기초하여 모터 토크를 판정하도록 구성된다. 동적 모델을 통해 컨트롤러는 로봇 팔이 원하는 움직임을 수행하도록 조인트 모터가 각 조인트 모터에 제공해야 하는 토크를 계산할 수 있도록 한다. 로봇 팔의 동적 모델은 컨트롤러 메모리(221)에 저장될 수 있고 조인트 센서 파라미터(J_sensor,a, J_sensor,b, J_sensor,f)에 따라 조정될 수 있다. 예를 들어, 조인트 모터는 다상 전기 모터로서 제공될 수 있고, 로봇 컨트롤러는 모터 조절 분야에서 알려진 바와 같이 다상 모터의 위상을 통해 전류를 조절함으로써 조인트 모터에 의해 제공되는 모터 토크를 조정하도록 구성될 수 있다.

로봇 시스템은 로봇 팔을 모니터링하는 안전 시스템(225)을 포함하고 안전 프로세서(227)(또한 로봇 안전 컨트롤러라고도 함) 및 안전 메모리(228)를 포함한다. 안전 시스템은 안전 시스템에 의해 평가되는 적어도 하나의 안전 기능에 기초하여 로봇 팔을 안전 상태로 전환하도록 구성된다. 안전 상태는, 하나의 안전 모드가 예를 들어 로봇 팔로의 전원을 차단하는 등에 의해 로봇 팔의 움직이는 부분을 제동하도록 구성된 브레이크 시스템을 활성화함으로써 로봇 팔이 휴지상태로 되는 모드일 수 있음을 나타내는 STOP 기호로 표시된다. 그러나 안전 모드는 로봇 팔이 인간과 관련하여 안전하다고 간주되는 모든 동작 모드일 수 있고, 예를 들어 로봇이 오류가 발생했음을 사람에게 경고하는 표시 신호(가시, 청각, 촉각 등 또는 이들의 조합)를 제공하기 위해 감소된 속도로 이동하도록 지시될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

언급된 바와 같이, 로봇 팔은 다수의 상이한 정지 모드로 전환될 수 있다. 로봇 안전 컨트롤러의 주요 목적은 로봇 팔의 동작을 모니터링하고, 하나 이상의 안전 한계를 위반한 상황이 발생하고 이러한 상황이 로봇 프로세스 컨트롤러에서 처리되지 않는 경우 로봇 팔을 안전 모드로 전환하는 것이다. 이러한 상황이 발생하고 프로세스 컨트롤러가 처리하지 않는 경우, 안전 컨트롤러가 로봇 팔을 전환할 수 있는 안전 모드 중 하나는 소위 위반 정지 모드이다. 위반 정지는 조인트의 브레이크가 활성화되고 로봇 조인트의 전원이 꺼진다는 점에서 비상 정지와 유사하다. 그러나 비상 정지는 I/O를 통한 버튼으로 외부에서 그리고 프로세스 컨트롤러에 소프트웨어 명령을 전송하여 컨트롤러 내부에서 모두 트리거될 수 있다. 프로세스 컨트롤러가 로봇 팔을 멈출 때, 로봇 팔은 조인트 모터에 고정 위치에 로봇 팔을 유지하도록 지시하고, 조인트 모터에 전원을 공급하고 및/또는 기계식 브레이크를 동작시켜 멈출 수 있다. 그러나 안전 컨트롤러는 여전히 정상 모드에서 실행 중이며 사용자는 신속하게 로봇 팔을 다시 시작하고 로봇 팔을 계속 사용할 수 있다. 이것은 안전 컨트롤러가 안전 한계 위반을 감지할 때, 예를 들어, TCP(TCP; Tool Center Point)의 속도가 안전 한계 "TCP 속도"보다 높은 경우, 안전 컨트롤러에 의해 내부적으로 트리거되는 위반 중지와 반대이다. 그런 다음 프로세스 컨트롤러가 로봇 팔을 중지하고, 로봇 팔의 전원이 꺼지며, 기계적 브레이크가 동작하고, 안전 컨트롤러가 이제 위반 모드에 있으며 하기에 기술된 바와 같이 사용자가 로봇 팔의 전원을 다시 켜기 전에 사용자가 안전 컨트롤러를 재설정해야 한다(GUI에서 수행).

안전 시스템(225)은 또한 인터페이스 장치(104)와 직접 통신할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 이러한 통신은 안전 한계, 상태 신호 등의 업데이트를 포함할 수 있다.

또한, 안전을 증가시키기 위해 안전 시스템(225)의 로봇 안전 프로세서(227)는 2개의 독립적인 안전 프로세서로서 구현될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 이러한 2개의 독립적인 안전 컨트롤러에 대한 적어도 작업의 서브셋은 동일할 수 있다. 즉, 안전 시스템의 중복성이 획득된다. 2개의 독립적인 안전 컨트롤러를 갖는 본 발명의 보다 특정한 예시적인 실시 예가 도 3을 참조하여 설명된다.

로봇 컨트롤러(202) 및 안전 시스템(225)은 예를 들어 상이한 컴퓨터 마더 보드, 마이크로컨트롤러, 프로세서, 컴퓨터 서버 및/또는 집적 회로의 형태로 상이한 하드웨어에 제공된다.

본 발명의 예시적 실시 예는 이제 도 3을 참조하여 기술될 것이다. 도 3은 도 1 및 도 2를 참조하여 상술한 바와 같이 로봇 팔(301)을 도시하고, 유사한 엘리먼트 및 특징에는 도 1 및 도 2에서와 동일한 참조 번호가 부여되고, 더 이상 설명하지 않는다.

도 3에서, 로봇 팔(301)은 로봇 툴 플랜지(107)에 부착된 로봇 툴(314)을 구비한다. 로봇 툴(314)은 미리 정해진 작업을 수행하도록 구성된 다양한 액추에이터 및 센서(315)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 로봇 툴(315)은 독립형 센서일 수 있다는 점, 즉 물체와 물리적으로 상호작용할 필요가 없다는 점에 유의해야 한다.

상술한 바와 같이, 로봇 팔(301)의 기본 동작은 기본 제어 소프트웨어에 의해 제어된다. 이것은 사용자가 웨이포인트를 제공하고 로봇 컨트롤러(302)에 명령을 이동할 수 있고(예를 들어, 인터페이스 장치(104)를 통해), 이 입력을 기반으로 로봇 컨트롤러가 기본 제어 소프트웨어를 기반으로 로봇 팔의 조인트를 제어하여 제공된 지시에 따라 웨이포인트 사이를 이동시킬 수 있다는 것을 의미한다. 기본 제어 소프트웨어는 로봇의 일반적인 동작을 용이하게 하기 위해 개발되었기 때문에, 그것은 예를 들어 로봇 툴 플랜지(104)에 연결된 로봇 툴(315)을 제어할 수 없다. 그것은 이러한 로봇 툴(315)을 움직일 수는 있지만 그것을 동작시키지는 못한다. 따라서, 로봇 툴(314)이 그리퍼인 경우, 파지 동작은 기본 제어 소프트웨어에 의해 제어될 수 없다. 이러한 툴 동작을 제어하려면, 추가 소프트웨어가 필요하며 이 추가 소프트웨어는 이 문서에서 프로세스 제어 소프트웨어라고 한다.

프로세스 제어 소프트웨어는 웨이포인트 좌표에서 기본 제어 소프트웨어에 따라 수행된 로봇 팔(301)의 동작의 정밀도를 최적화하기 위한 소프트웨어를 포함하는 복잡한 소프트웨어 프로그램에 이르기까지 기본 제어 소프트웨어에 추가될 수 있다. 프로세스 제어 소프트웨어는 외부 데이터 처리 장치(324)에서 개발된 다음, 기본 제어 소프트웨어와 함께 실행되도록 로봇 컨트롤러(202) 및 안전 시스템(325) 모두를 포함하는 로봇 제어 시스템(334)에 업로드될 수 있다. 일반적으로, 프로세스 제어 소프트웨어는 기본 제어 소프트웨어에서 사용 가능한 기능을 사용하거나 로봇 팔(301)의 동작을 위한 웨이포인트 좌표 또는 한계와 같은 언급된 동작 파라미터를 사용하는 추가 소프트웨어 계층이다.

언급한 바와 같이, 제어 소프트웨어(기본 또는 프로세스)는 로봇 팔의 동작을 제어하고 따라서 동작 파라미터가 정상 값 또는 안전 한계의 프로세스 값에 따라 평가되어야 하는 경우에도 제어한다. 정상 값과 프로세스 값 중 어느 것이 언제 사용되는지에 대한 비제한적인 예는 추가적인 안전이 필요한 경우, 즉 로봇 팔이 런타임 모드에 있거나 로봇 팔이 깨지기 쉬운 물체를 다루어야 할 때 사람이 있도록 허용되는 영역에서 로봇이 더 느리게 이동하거나 더 적은 토크로 이동할 필요가 있는 경우 사용된다. 감소된 정상 값에 따라 그 너머에서는 로봇만 동작하도록 허용되는 가상 벽을 설정하는 것이 가능하다. 대안으로, 가상 벽 너머의 프로세스 값은 이 예에서 속도 및 토크에 대한 안전 한계 값으로 사용된다.

다른 비제한적인 예에서, 제1 가상 벽은 센서에 의해 로봇 팔로부터 3미터, 제2 가상 벽은 로봇 팔로부터 1미터로 설정될 수 있다. 사람이 제1 가상벽을 넘으면, 안전 한계 값이 정상값에서 감소된 정상값으로 바뀌고 사람이 제2 가상벽을 넘으면 로봇팔이 멈춰야 한다. 따라서 프로세스 제어 소프트웨어는 사람이 제1 가상 벽 밖에 있을 때 안전 한계에 대한 정상 값에 따라 로봇 팔을 동작한다. 제1 가상벽과 제2 가상벽 사이에서, 로봇 팔은 감소된 정상 값과 프로세스값 중 가장 제한적인 값에 따라 동작하고 사용자가 제2 가상벽을 넘으면 프로세스 컨트롤러가 비상 정지를 활성화한다. 언급한 바와 같이, 프로세스 값의 사용은 런타임에 조정할 수 있다는 점에서 로봇 팔의 동작을 유연하게 만들고, 값을 정상 값/감소된 정상 값과 비교하여 로봇 팔이 가장 제한적인 값에 따라 제어되도록 보장한다는 점에서 로봇 팔의 동작을 안전하게 만든다. 이에 따라, 기존의 안전 인증 및 인증된 안전 시스템에 추가적인 안전 한계를 추가할 수 있고, 이는 안전 한계가 변경될 때마다 시스템 승인을 받아야 하는 복잡한 과정을 거치지 않는다는 점에서 로봇 설치의 안전성을 높인다.

정상, 감소된 정상 또는 프로세스 값 중 어느 것이 사용되든 상관없이, 로봇 컨트롤러 및/또는 안전 컨트롤러는 로봇 팔을 위반 정지 모드로 전환하는 것을 보장할 것이다. 위반 정지 모드는 평가 결과가 안전 한계 중 하나를 위반하는 경우, 즉, 로봇 시스템이 무언가 잘못되었음을 자동으로 감지하는 경우 자동으로 적용되는 안전 정지 장치로 이해해야 한다. 일반적으로, 프로세스 컨트롤러가 안전 한계 위반에 반응하지 않는 경우 로봇 팔을 위반 모드로 전환하는 것은 안전 컨트롤러이다. 또한 예를 들어 가상 벽 너머에서 사람의 출현이나 비상 정지를 검출하는 센서 또는 스위치는 또한 로봇 팔을 정지 모드로 전환하는 것을 트리거할 수 있다. 예를 들어, 비상 정지 버튼(335)이 눌려지면, 로봇 컨트롤러는 예를 들어 200ms, 300ms, 400ms 또는 500ms와 같은 100ms와 1000ms 사이인 지정된 시간 기간 내에 로봇의 움직임을 중지해야 한다. 정지 시간은 사용자가 정의하고 따라서 로봇 팔의 적용에 따라 다르므로, 그것은 이 범위 내부 또는 외부 값, 바람직하게는 1000ms 이내일 수 있다는 점에 유의해야 한다. 이 시간이 경과한 후에도 안전 컨트롤러가 로봇 팔이 여전히 움직이고 있음을 검출하면, 안전 컨트롤러는 로봇을 위반 정지 모드로 전환하여 로봇 팔의 전원을 끄고 기계식 브레이크가 동작되도록 한다.

본 발명에 따르면 비상 정지(위반 정지로서, 로봇 팔의 모터가 꺼지고 기계적 브레이크가 동작됨) 및 보호 정지(로봇 팔의 움직임은 정지하지만 전원이 유지됨)의 활성화가 외부 입력을 기반으로 하는 기본 및/또는 프로세스 제어 소프트웨어에 의해 트리거될 수 있다는 것을 언급해야 한다. 일반적으로, 이러한 정지 모드는 종래 기술에서 버튼을 누르거나 센서를 활성화함으로써 I/O 모듈의 입력을 변경함으로써 활성화되는 이진 한계라고 한다. 본 발명에서, 감소 모드에서의 동작과 함께 이들 정지 모드는 프로세서에 의해 내부적으로, 즉 I/O 모듈로부터의 입력에 기초할 뿐만 아니라 트리거될 수 있다. 또한, 이러한 모드를 트리거하는 값은 런타임에 변경될 수 있다.

상술한 바와 같이, 실시간으로 프로세스값의 값만이 변경될 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 로봇 툴로부터 물체까지의 거리를 결정하도록 구성된 거리 센서가 로봇 팔에 추가된다. 로봇 팔은 물체를 향해 최대 속도(안전 한계의 정상값)로 이동할 수 있지만, 물체에 가까워지면(가상 벽을 넘어서) 속도를 줄여야 한다(안전 한계의 감소된 정상 값). 안전상의 이유로, 사용자는 가상 벽 너머에서 속도를 줄이고 싶지만, 시간 내에 속도를 확실히 줄이기 위해, 물체로부터 안전 마진을 포함한 거리를 가상 벽으로 설정한다. 가능한 한 오랫동안 빠른 동작을 허용하기 위해, 프로세스 제어 소프트웨어의 사용자는 가상 벽이 거리 센서에 의해 거리가 측정되는 물체로부터의 특정 거리를 통과하도록 지정한다. 거리를 측정하기 때문에 더 이상 안전 마진을 추가할 필요가 없으므로 로봇 팔은 물체에 더 가까운 정상 속도 값으로 동작할 수 있다.

이 예에서, 사용자는 거리를 변경하고 이에 따라 벽의 위치를 변경할 수 있기를 원한다. 또한, 사용자는 벽 너머에서, 로봇 팔의 속도를 조정할 수 있기를 원한다. 이것은 사용자가 예를 들어 프로세스 값을 변경하는 슬라이딩 바를 사용할 확률을 프로세스 제어 소프트웨어에서 프로그래밍한다는 점에서 본 발명에 의해 런타임으로 허용된다. 안전 한계에 대해 정상 또는 감소된 정상 값보다 덜 제한적인 값을 허용하지 않도록 하기 위해, 프로세스 값(들)을 정상 값(들)과 비교하고, 사용자가 실수로 동작 파라미터에 대한 정상 값보다 덜 제한적인 프로세스 값을 선택한 경우, 로봇 컨트롤러는 정상 값(들)을 사용하고 있다. 따라서 로봇 팔의 보다 유연한 제어와 더 빠른 사이클 타임이 얻어진다. 이는 로봇 팔의 설계 한계에 대한 깊은 지식 없이도 사용자가 안전 한계의 프로세스 값을 안전하게 지정하고 조정할 수 있는 효과가 있다는 이점이 있다. 속도를 정의하는 프로세스 값이 예를 들어 정상값보다 높으면 정상 값에 따라 로봇 팔의 동작이 이루어진다는 점에서 위험한 상황이 발생할 수 없다.

미리 정의된 한계의 그룹은 이 문서에서 안전 한계로 지정된다. 이러한 한계 값은 정상 값 또는 프로세스 값으로 지칭되며, 기본 및/또는 프로세스 제어 소프트웨어에 지정된다. 일반적으로, 한계는 최대 허용 속도, 힘, 방향, 거리, 위치, 타이머 등을 정의한다. 따라서 로봇 팔(301)을 동작할 때 이러한 안전 한계의 값은 로봇 팔(301)의 동작을 제한한다. 기본 제어 소프트웨어에 지정된 안전 한계가 위반되면, 로봇 제어 시스템(334)은 로봇 팔(301)의 동작을 중단하고 로봇 팔(301)이 소위 위반 정지 모드가 되도록 보장한다.

그러나, 로봇 팔(301)이 위반 정지 모드로 끝나지 않는 것이 유리할 수 있는데, 이는 그 결과 전원이 꺼지고 로봇을 제동하게 되며 안전 컨트롤러의 리셋을 필요로 하기 때문이다. 로봇의 동작을 담당하는 것은 프로세스 컨트롤러이며, 이 컨트롤러가 안전 한계가 위반될 것으로 추정하는 경우 로봇 팔을 보호 정지 모드로 전환해야 한다. 일부 이유로, 로봇 컨트롤러 프로세서(220)가 이러한 위반을 관찰하지 못하고 로봇 팔이 안전 한계를 위반하면, 로봇 안전 시스템(225)이 인계받아 로봇 팔이 안전 모드, 예를 들어 위반 정지 모드로 전환되는 것을 보장하도록 한다.

보다 구체적으로, 예시적인 실시 예에서, 로봇 컨트롤러는 안전 한계를 준수하기 위해 최선을 다할 것이다. 현재 속도와 궤적을 기반으로 그것이 안전 한계 중 하나를 준수할 수 없다고 계산하면, 기본적으로 로봇이 움직이는 것을 멈추고 사용자에게 인터페이스(104)를 통해 경고를 표시하는 "보호 정지"를 사전에 수행하지만, 그러나 모터는 여전히 전원이 켜져 있고 브레이크는 동작하지 않는다. 실제로 안전 한계 중 하나를 위반하는 경우(보호 정지에 실패했거나 예를 들어 외력이 예상보다 빠르게 로봇을 이동시켰기 때문에), 로봇 안전 컨트롤러는 로봇 팔을 위반 정지 모드로 전환한다. 로봇 안전 컨트롤러가 로봇 팔을 위반 정지 모드로 전환하면, 로봇 컨트롤러에 알려주고, 로봇 컨트롤러는 궤적을 계산하여 로봇을 완전 정지(시간 제한 내)로 전환하고 전원 차단 명령을 내린다. 로봇 컨트롤러가 한계 내에서 로봇을 중지하지 못하면, 로봇 안전 컨트롤러는 팔이 여전히 움직이고 있는지 여부에 관계없이 기계식 브레이크를 동작시킨다.

예시적인 실시 예에서, 로봇 컨트롤러(220)는 로봇 팔(301)의 센서들로부터 입력을 수신하고 및/또는 예를 들어, 로봇 팔의 실시간 동작을 기술하는 전류 소비 동작 파라미터의 측정값에 기초하여 계산한다. 설정된 동작 파라미터에 기초하여, 로봇 컨트롤러(202)는 주어진 동작 파라미터에 대해 이 값이 연관된 안전 한계에서 오프셋을 뺀 값을 위반하는지 평가한다. 안전 한계는 로봇 팔을 위반 정지 모드로 전환해야 하는 로봇 컨트롤러(220)와 안전 프로세서(227) 사이의 충돌을 피하기 위해 오프셋을 차감한다.

대안적인 예시적인 실시 예에서, 로봇 컨트롤러는 안전 한계에서 오프셋을 뺀 값이 위반되거나 위반될 예정인 것으로 평가 또는 추정되는 경우 로봇 팔을 보호 정지 모드로 전환한다.

대안적인 예시적인 실시 예에서, 조인트 컨트롤러(336a, 336b)는 중복 계산, 중복 측정 등을 수행하고, 이러한 중복 계산/측정 사이에 완전히 정렬이 없는 경우, 조인트 컨트롤러(들)는 이를 나타내는 신호를 로봇 컨트롤러 및/또는 로봇 안전 컨트롤러에 전송한다. 이 신호를 수신하면, 로봇 컨트롤러는 로봇 팔을 정지 모드로 전환하기 시작한다. 기간을 완전히 사용할 때 타이밍, 측정 노이즈, 센서 분해능 등으로 인해 측정의 특정 허용 오차가 허용된다는 것을 이해해야 한다.

위의 예에서 로봇 컨트롤러가 주어진 시간 내에 로봇 팔을 정지시키지 못하면, 로봇 안전 컨트롤러가 로봇 안전 컨트롤러로부터의 직접 통신에 기반하여 또는 프로세스 컨트롤러를 통해 로봇 팔을 강제로 위반 정지시키는 것이 사실이다. 위반 정지는 기계식 브레이크를 해제하고 로봇 팔의 전원을 끄면 수행된다.

안전 컨트롤러를 프로세스 컨트롤러에 대한 백업으로 사용하는 것은 로봇 팔의 안전한 동작, 즉, 위험한 상황이 발생하기 전에, 또는 적어도 위험한 상황이 로봇 팔 주위의 개인 및 물건에 심각한 상해를 가져오기 전에 로봇 팔이 안전 모드로 전환되는 것을 보장하는 로봇 팔용 인증된 안전 시스템의 일부이다. 안전 시스템의 인증에 따라, 로봇 팔의 전원을 끄고 안전 시스템을 다시 시작하지 않고는 안전 한계나 하드웨어 구성을 변경할 수 없다. 따라서, 일반적으로 사용자는 안전 한계 런타임을 변경할 수 없다(즉, 로봇 팔 동작 중에). 종래 기술에서, 사용자는 비-바이너리 값을 변경하기 위해 로봇 팔의 전원을 꺼야 하며, 이것이 새로운 프로세스 제어 소프트웨어의 업로드를 통해 수행되는 경우에도 마찬가지이다. 일 실시 예에서, 로봇 안전 컨트롤러는 로봇 컨트롤러보다 적어도 하나의 안전 레벨이 더 높을 수 있고 더 나아가 안전성이 향상될 수 있으며, 안전 컨트롤러는 안전 컨트롤러 작업에서 중복성을 보장하는 2개의 독립적인 컨트롤러로 구현될 수 있음을 언급해야 한다.

안전 레벨에 대한 참조는 하드웨어, 즉 컨트롤러의 평균 고장 확률을 나타낼 수 있다. 따라서 높은 수준의 안전 컨트롤러는 프로세스 컨트롤러보다 평균 고장 확률이 낮다. 하드웨어와 소프트웨어를 모두 포함할 수 있는 높은 수준의 안전 시스템은 SIL(SIL; Safety Integrity Levels) 레벨 1-4에 따라 분류될 수 있으며 여기서 4가 가장 높다.

따라서, 설명된 바와 같이, 프로세스 제어 소프트웨어를 로봇 컨트롤러에 업로드할 때, 이와 관련된 안전 한계는 로봇 팔을 제어하기 위해 기본 제어 소프트웨어와 조합하여 사용된다. 예를 들어 엘보우 속도 또는 힘을 지정하는 한계는 기본 제어 소프트웨어에서 제공되지만, 상이한 이유로 로봇 팔 사용자는 로봇 팔이 더 느리게 움직이거나 더 적은 토크를 허용하도록 이러한 한계를 조정하기를 원할 수 있다. 따라서 기본 제어 소프트웨어의 안전 한계에 의해 정의된 로봇 툴의 속도를 2m/s로 허용하는 대신, 프로세스 제어 소프트웨어의 안전 한계에 의해 허용 속도를 1m/s로 줄일 수 있다.

예시적인 실시 예에서, 기본 제어 소프트웨어는 로봇 컨트롤러에 의해 그로부터 실행되고 안전 컨트롤러도 적어도 안전 한계에 액세스할 수 있는 컨트롤러 메모리(221)에 저장된다. 로봇 안전 컨트롤러는 또한 프로세스 컨트롤러가 그렇게 하지 못하는 경우 로봇 팔을 안전 모드로 전환할 수 있는 비바이너리 제한에 액세스할 수 있음을 유의해야 한다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 기본 제어 소프트웨어 및 프로세스 제어 소프트웨어의 일부는 안전 메모리(228)에 위치된다. 종종 이 부분은 안전 한계를 포함할 것이다.

프로세스 제어 소프트웨어가 로봇 툴을 제어하는 상황에서, 액추에이터 및 센서는 로봇 컨트롤러와 관련된 I/O 포트에 전기적으로 연결된다. 이 작업이 완료되고 프로세스 제어 소프트웨어가 로봇 컨트롤러에 업로드되면, 기본 제어 소프트웨어와 프로세스 제어 소프트웨어의 조합을 기반으로 하는 로봇 컨트롤러가 최종 로봇 툴을 포함하는 로봇 팔을 제어할 수 있다. 업로드되면, 로봇 팔의 모드를 전원 끄기 모드로 변경하지 않고도 프로세스 제어 소프트웨어의 안전 한계를 포함한 동작 값의 적어도 일부를 변경할 수 있다.

로봇 팔이 프로세스 제어 소프트웨어의 안전 한계에 따라 제어될 때, 이러한 한계는 로봇 팔의 동작이 기본 제어 소프트웨어의 변경 불가능한 안전 한계를 위반하는 것을 허용하지 않는다는 것이 보장된다. 이것은 기본 제어 소프트웨어와 프로세스 제어 소프트웨어가 제공하는 동작 파라미터에 대한 안전 한계의 값 중 가장 제한적인 동작 파라미터의 설정된 값을 평가함으로써 수행된다. 이러한 방식으로 프로세스 제어 소프트웨어에 의해 지정된 안전 한계의 값이 예를 들어 너무 높으면 기본 제어 소프트웨어에서 지정된 안전 한계 값에 따라 로봇 팔의 동작이 이루어진다는 것이 보장된다. 이러한 방식으로, 프로세스 제어 소프트웨어가 이와 관련된 안전 한계의 값을 변경할 수 있음에도 불구하고 로봇 팔의 동작이 인증된 안전 시스템의 안전 요구 사항을 준수하는 것이 항상 보장된다.

조인트 속도 및 힘, TCP 속도 및 힘, 엘보우 속도 및 힘, 정지 거리 및 시간, 파워, 토크 및 툴 방향과 같은 동작 파라미터는 직접 측정되거나 측정에 기초하여 도출된다. 이들 값은 안전 한계에 대해 평가되며 이를 위반하면 로봇 팔이 위반 정지 모드가 된다. 로봇 팔을 보호 정지 모드 또는 위반 정지 모드로 전환하는 것과 같은 평가 결과에 비추어 필요한 액션은 로봇 프로세스 컨트롤러 또는 로봇 안전 컨트롤러에 의해 수행된다. 그러나 평가는 조인트 컨트롤러와 같은 로컬 조인트 컨트롤러에서 이루어질 수 있어서, 결과가 프로세스 및 안전 컨트롤러로 전송된다.

예시적인 실시 예에서, 대응하는 안전 한계의 값과 함께 동작 파라미터의 값의 평가는 로봇 컨트롤러와 비교하여 프로세스 컨트롤러에서 상이하게 이루어진다. 이는 필요한 경우 로봇 팔을 위반 모드로 전환해야 하는 두 컨트롤러 간의 충돌을 피하기 위한 것이다. 이를 방지하기 위해, 프로세스 컨트롤러는 해당 안전 한계에서 오프셋을 뺀 동작 파라미터의 설정된 값을 평가한다. 오프셋은 프로세스 컨트롤러가 반응할 만큼 충분히 커야 하지만, 여전히 가능한 한 큰 작업 창 내에서 로봇 팔의 동작을 용이하게 할 만큼 충분히 작아야 한다. 오프셋은 안전 한계의 유형에 따라 다르며, 고정 값 또는 안전 한계의 백분율로 제공될 수 있다. 예를 들어, 조인트 각속도와 관련하여 안전 한계 오프셋은 12.5rad/초의 고정 값일 수 있으며, 여기서 안전 한계는 192rad/초일 수 있다. 이는 안전 한계의 값의 1-15%의 범위에서 적절한 오프셋을 남긴다.

예시적인 실시 예에서, 프로세스 제어 소프트웨어가 허용하는 경우, 사용자는 인터페이스 장치(104)를 통해 안전 한계의 프로세스 값을 변경할 수 있다. 이러한 변경은 로봇 팔이 동작하는 동안, 즉, 특정 프로세스 제어 소프트웨어에 따라 이동 중이거나 정지 모드에 있는 동안 이루어질 수 있다. 대안으로, 로봇 툴 또는 그 센서를 사용하여 안전 한계의 값을 변경할 수 있다. 로봇 툴과 물체 사이의 최소 거리에 대한 안전 한계는 툴 센서에서 판독한 값으로 업데이트할 수 있다. 이를 위해서는 로봇 팔이 안전 한계 값의 업데이트가 허용되는 티치 모드에 있어야 할 수 있다.

도 4는 로봇 팔의 동작의 곡선(451)(실선)을 도시한다. 곡선은 동작 파라미터의 실시간 설정 값을 나타내며, 그 값은 정상 값 452(긴 점선), 감소된 정상 값(453)(점선) 및 프로세스 값(454)(짧은 점선)으로 정의된 안전 한계 값에 의해 제한된다. 동작 파라미터는 힘, 거리, 속도 등이 될 수 있다. 예시적인 실시 예에서 상술한 바와 같이, 동작 파라미터의 값은 안전 한계의 지정된 값보다 낮은 오프셋(455)이 되도록 로봇 컨트롤러에 의해 제어된다는 점에 유의하라. 따라서 안전 한계에 대한 상이한 값을 위반하지 않는 한 로봇 팔의 동작은 계속된다. 오프셋을 뺀 값을 위반하는 경우, 프로세스 컨트롤러는 로봇 팔을 정지 모드로 전환해야 하며, 이것이 발생하지 않으면 안전 컨트롤러는 로봇 팔을 위반 모드로 전환해야 한다.

도시된 바와 같이, 로봇 팔은 안전 한계에 대한 정상 및 프로세스 값 중 가장 제한적인 값에 따라 제어된다. 정상 값(452) 및 감소된 정상 값(453)은 변경되지 않는 반면, 프로세스 값(454)의 값은 예시된 동작 사이클 부분 동안 여러 번 변경된다. 또한, 프로세스 컨트롤러는 위에서 설명된 선 위에 빗금친 영역이 있는 실선으로 예시된 바와 같이 능동 안전 한계 값(456a-456i) 아래 오프셋이 되도록 로봇 팔의 속도를 제어하는 것으로 예시되어 있다. 로봇 팔은 정상 값보다 높은 프로세스 값을 갖는 정상 모드에서 시작하므로 처음에는 도 4에 설명된 순서대로 프로세스 컨트롤러는 정상 값으로 정의된 능동 안전 한계값(456a)에 따라 로봇 팔을 제어한다. 정상 값과 감소된 정상 값에 대한 프로세스 값의 평가 또는 비교는 동작 중에 연속적으로 이루어지며, 프로세스 값 수정, 제어 소프트웨어에서의 상태 변경, 동작 모드의 변경 등에 의해 트리거된다.

곡선(451)이 로봇 팔의 속도를 반영할 수 있는 경우, 그리고 언급된 바와 같이 로봇 팔은 시간 T1까지 정상 속도(능동 안전 한계(456)에 의해 표시됨)로 동작된다.

시간 T1에서, 감소 모드(음영 영역으로 도시됨)는 로봇 툴, 외부 센서로부터의 입력 또는 제어 소프트웨어에 의해 트리거된다. 따라서 능동 안전 한계(456b)는 시간 T1과 T2 사이에서 로봇 팔이 제어되는 것에 기초하여 감소된 정상 값으로 변경된다. 감소된 정상 값은 또한 프로세스 값(454)보다 아래(더 제한적)이고, 따라서 로봇 팔은 감소된 정상 값(453)에 의해 정의된 능동 안전 한계(456b)에 따라 제어된다.

시간 T2에서, 로봇 팔은 정상 모드로 다시 스위칭되고, 따라서 능동 안전 한계(456c)의 값은 이것이 프로세스 값(454)에 비해 여전히 더 제한적이라는 점에서 다시 정상 값(452)이다.

시간 T3에서, 로봇 팔은 여전히 정상 모드에 있고 프로세스 값이 수정된다. 정상 값(452)에 대한 프로세스 값(454)의 새로운 값의 평가는 새로운 능동 안전 한계(456d)가 더 제한적이라는 결과를 낳고, 따라서 이것은 시간 T3과 T4 사이의 속도를 제한하는 데 사용된다.

시간 T4에서, 프로세스 값은 새로운 값으로 다시 업데이트된다. 정상 값(452) 및 새로운 프로세스 값(454)의 평가 결과는 여전히 동일하므로 로봇 팔은 프로세스 값(454)에 따라 계속 제어되고 능동 안전 값(456e)은 새로운 프로세스 값으로 업데이트된다.

시간 T5에서, 로봇 팔의 동작 모드는 감소 모드(음영 영역으로 표시됨)로 변경된다. 즉, 감소된 정상 값(453)과 프로세스 값(454) 사이의 이 시간에서 안전 한계 값에 대한 새로운 평가가 이루어진다. 평가 결과는 프로세스 값(454)이 가장 제한적이며, 따라서 프로세스 컨트롤러는 능동 안전 값(456e)에 따라 계속 제어한다는 것이다.

시간 T6에서, 프로세스 값은 새로운 값(454)으로 다시 수정되고, 동작 모드는 여전히 감소 모드이고 감소된 정상 값(453)은 변경되지 않은 채로 유지된다. 안전 한계 값의 평가 결과는 여전히 프로세스 값(454)이 가장 제한적이며, 따라서 능동 안전 값(456f)이 새로운 프로세스 값으로 업데이트된다는 것이다.

시간 T7에서, 프로세스 값은 새로운 값으로 다시 수정되고, 동작 모드는 여전히 감소 모드이고 감소된 정상 값(453)은 변경되지 않은 채로 유지된다. 새로운 프로세스 값이 감소된 정상 값보다 높다는 점에서 평가 결과가 이제 변경되고 있다. 따라서, 능동 안전 값(456g)은 감소된 정상 모드 값으로 업데이트된다.

시간 T8에서, 동작 모드는 다시 정상 모드로 변경되고, 따라서 평가는 이제 정상 값을 프로세스 값과 비교한다. 그 결과 프로세스 값이 가장 제한적이므로 능동 안전 한계(546h)가 프로세스 값으로 업데이트된다.

시간 T9에서, 동작 모드가 정상 모드로 유지되는 동안 프로세스 값은 새로운 값으로 다시 변경된다. 이제 평가 결과는 정상 값이 새로운 프로세스 값보다 더 제한적이며, 따라서 능동 안전 한계(546i)가 정상 값으로 업데이트됨을 보여준다.

시간 T10에서, 능동 안전 한계(456i)의 정상 값(452)의 위반이 관찰된다. 보다 구체적으로, 위반은 프로세스 컨트롤러가 제 시간에 관찰하거나 대응하지 않아 안전 컨트롤러에 의해 처리된다. 이것은 곡선(451)에 의해 예시된 동작 파라미터에 대한 값이 정상 값에서 오프셋을 뺀 값 이상으로 증가하는 것으로 예시된다. 정상값에 도달하면, 안전 컨트롤러가 위반 정지 모드로 변경되어 상술한 바와 같이 로봇 팔의 동작이 정지된다. 이 예시적인 실시 예에서, 안전 컨트롤러는 즉시 기계식 브레이크를 동작시키고 로봇의 전원을 끈다. 대부분의 경우, 로봇 팔을 보호 정지 상태로 전환하는 것은 프로세스 컨트롤러이고 안전 컨트롤러는 로봇 팔을 위반 정지 모드로 전환한다.

안전 한계 값에 대한 평가는 적어도 정상 값 대 프로세스 값 또는 감소된 정상 값 대 프로세스 값의 2값 사이의 비교이다. 언급한 바와 같이, 하나 이상의 안전 한계에 대해 다수의 프로세스 값을 가질 수 있으므로 평가에는 다수의 쌍의 정상/감소된 정상 값 대 프로세스 값의 비교를 포함할 수 있다.

도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 프로세스 값만이 런타임에 수정될 수 있다. 정상 및 감소된 정상 값의 수정은 런타임에 이루어질 수 없으며, 그것은 동작 중지가 필요하다. 설명된 바와 같이, 본 발명은 사용자가 프로세스 값을 도입하고 수정할 수 있게 하여 이것들이 각각 정상 값 및 감소된 정상 값보다 더 제한적인 경우에만 이것들에 따라 로봇 팔이 제어되도록 보장함으로써 이 문제를 해결한다.

로봇 팔의 하나의 동작 사이클 동안, 각각이 안전 한계에 대한 자신의 고유한 프로세스 값을 갖는 복수의 상이한 프로세스 제어 소프트웨어가 동시에 및/또는 서로 후속하여 실행될 수 있음을 언급해야 한다. 이를 설명하기 위해, 아래 표 1은 기본 제어 소프트웨어와 상이한 프로세스 제어 소프트웨어에 대해 서로 다른 값을 갖는 다수의 안전 한계를 보여준다.

도 5는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따라 상술한 바와 같은 로봇 시스템을 모니터링하는 방법의 흐름도를 도시한다. 이 방법은 기본 제어 소프트웨어에 따라 제어 가능한 로봇 팔을 설정하는 최초 단계(S1)를 포함한다. 예를 들어 기본 제어 소프트웨어의 이동 명령에 따라, 로봇 컨트롤러는 직교 좌표계에서 로봇 팔을 이동시킬 수 있다. 이동 순서는 로봇 팔의 프로그래머나 사용자에 의해 결정되며 일반적으로 반복적인 순서이다.

적어도 일부 로봇 툴은 로봇 컨트롤러에 의해 제어될 전용 제어 소프트웨어를 필요로 한다. 이 툴 특정 제어 소프트웨어를 프로세스 제어 소프트웨어라고 하며 단계(S2)에서 설정된다. 프로세스 제어 소프트웨어는 로봇 툴의 유형에 따라 로봇에 부착된 센서로부터 입력을 수신하고, 액추에이터, 밸브 등에 출력을 제공할 수 있다. 따라서 기본 소프트웨어와 프로세스 제어 소프트웨어의 조합을 기반으로, 로봇 컨트롤러는 로봇 툴을 포함하는 로봇 팔을 제어하여 특정 동작을 수행할 수 있다.

프로세스 제어 소프트웨어는 로봇 컨트롤러(202)를 사용하여 직접 개발되어 컨트롤러 메모리(221)에 저장될 수 있다. 대안적으로, 프로세스 제어 소프트웨어의 적어도 일부는 로봇 컨트롤러 외부에서 개발된 다음, 로봇 컨트롤러 및 또한 안전 프로세서(227)가 액세스할 수 있는 컨트롤러 메모리(221)에 업로드된다. 일반적으로, 프로세스 제어 소프트웨어가 주로 로봇 컨트롤러와 독립적으로 개발되는 경우, 메모리에 업로드되고 로봇 팔을 설치할 때, 로봇 팔은 동작할 환경에 통합되어야 한다. 프로세스 제어 소프트웨어가 아무리 개발이 되더라도, 그것은 단계(S3)에서 컨트롤러 메모리(221)에 저장된다.

위에서 언급한 바와 같이, 로봇 팔은 속도, 힘, 정지 거리, 툴 방향 등(더 많은 예가 표 1에 제공됨)의 동작을 제한하는 미리 정의된 안전 한계를 포함하는 기본 제어 소프트웨어와 함께 태어난다. 각 안전 한계에 대해, 로봇 팔의 동작을 제한하는 정상 값이라고 하는 기본 값이 지정된다. 로봇 팔이 수행해야 하는 동작 작업 및 로봇 툴에 따라, 이러한 한계는 정상 값과 상이해야 할 수 있으며, 이를 수용하기 위해 프로세스 제어 소프트웨어는 하나 이상의 안전 한계에 대한 프로세스 값을 도입한다. 이 프로세스 값의 값은 로봇 팔이 동작 모드에 있는 동안 런타임에 조정될 수 있는 반면, 정상 값은 로봇 팔의 전원이 꺼져 있을 때만 변경할 수 있다.

전원이 꺼진 동안 정상 값만 변경할 수 있는 이유는 이러한 값들이 로봇 팔에 의해 처리되는 물체 및 사람을 포함한 그의 주변 환경에 대해 모두 로봇 팔의 안전한 동작을 보장하는 로봇의 인증된 안전 시스템의 일부이기 때문이다. 따라서 정상 값이 변경될 때마다 로봇 컨트롤러는 설계 제한 등이 위반되지 않도록 보장하기 위해 새로운 값을 승인해야 한다. 그렇지 않은 경우, 새로운 값이 승인되고 안전 한계의 새로운 값에 따라 로봇 팔이 제어된다.

단계(S4)에서, 로봇 팔은 표시된 대로 통합되고, 로컬 환경에서 동작하도록 준비되며, 통합 후에는 전용 동작 작업을 수행하기 위해 다수의 안전 한계의 정상 및 프로세스 값을 포함하는 기본 및 프로세스 제어 소프트웨어의 조합에 따라 제어될 수 있다.

단계(S5)에서, 로봇팔의 동작 중 로봇 컨트롤러는 동작 파라미터의 실시간 값을 설정한다. 동작 파라미터는 로봇 팔의 센서에서 직접 제공되거나 센서 입력에서 도출될 수 있다.

언급된 바와 같이, 프로세스 값은 로봇 팔의 동작 중에 실시간으로 조정될 수 있다. 이것은 예를 들어 로봇 팔이 동작모드에 있는 동안 실시간으로 안전 한계 값의 변경을 조정할 수 있어 로봇 팔의 통합을 보다 빠르게 할 수 있다는 점에서 이점이 있다.

그러나 안전 한계는 안전 시스템의 일부이기 때문에, 값에 대한 경계가 있으므로 허용된 범위를 벗어나 프로세스 값을 조정하여 안전을 손상시키는 것을 피하기 위해, 이 값의 변경을 정상 값과 비교하고, 가장 안전한, 즉, 일반적으로 프로세스 값과 정상 값 중 가장 제한적인 것이 로봇 팔의 동작에 대한 한계로 선택된다. 이 비교 또는 평가는 안전 컨트롤러 또한 로봇 팔의 동작을 모니터링하는 단계(S6)에서 로봇 컨트롤러에 의해 실시간으로 수행된다. 동작 값이 안전 한계를 위반하면, 로봇 컨트롤러는 미리 정해진 시간 내에 로봇 팔을 정지 모드로 전환한다.

또한 또는 대안적으로 로봇 조인트 컨트롤러는 계산 또는 비교를 포함하는 평가를 수행할 수 있으며, 예를 들어 2개의 조인트 컨트롤러가 센서 입력, 계산 또는 비교에 동의하지 않으면 이를 반영하는 신호가 로봇 및 안전 컨트롤러에 제공된다는 것에 유의하라. 이러한 신호를 수신하면 로봇 컨트롤러는 안전 컨트롤러가 다시 모니터링하는 정지 모드로 로봇 팔을 전환해야 한다.

안전 컨트롤러에 의해 수행되는 모니터링은 예를 들어, 동작 파라미터를 계산하고 수신하는 등을 설정하고, 이를 연관된 안전 한계 값과 비교하는 것을 포함한다. 또한, 안전 컨트롤러는 로봇 컨트롤러가 미리 정해진 정지 시간 내에 로봇 팔을 정지 모드로 전환하는지를 모니터링할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 안전 컨트롤러는 로봇 팔을 위반 정지 모드로 전환한다.

101, 301 로봇 팔
202, 302 로봇 컨트롤러
103a-103f 로봇 조인트
104 인터페이스 장치
105 로봇 베이스
106 디스플레이
107 로봇 툴 플랜지
108 입력 장치
109 로봇 제어 박스
111a-111f 로봇 조인트 축
112 중력의 방향
113a-113f 로봇 조인트의 회전 화살표
314 로봇 툴
315 툴 액추에이터 및 센서
216a, 216b, 216f 출력 플랜지
217a, 217b, 219f 조인트 모터
218a, 218B, 218f 출력 액슬
219a, 219b, 219f 조인트 센서
220 컨트롤러 프로세서
221 컨트롤러 메모리
222a, 222b, 222f 조인트 센서 신호
223a, 223b, 223f 모터 제어 신호
324 외부 데이터 처리 장치
225, 325 안전 시스템
226 안전 모드
227 안전 프로세서
228 안전 메모리
229 추가 안전 소프트웨어 코드
334 로봇 제어 시스템
335 비상 정지 버튼
336a, 336b 조인트 컨트롤러
451 동작 파라미터의 곡선
452 안전 한계 정상 값
453 안전 한계 감소 정상 값
454 프로세스 값
455 오프셋
456a-456i 능동 안전 한계 값
S1 기본 소프트웨어로 로봇 팔 설정
S2 프로세스 제어 소프트웨어 설정
S3 메모리에 프로세스 제어 소프트웨어 저장
S4 로봇 컨트롤러 모니터링
S5 추가 안전 파라미터 수신 확인
S6 추가 안전 파라미터 테스트

Claims (30)

1. · 로봇 베이스(105)와 로봇 툴 플랜지(107)를 연결하는 복수의 로봇 조인트(103a-103f)를 구비하는 로봇 팔(101);
   · 기본 제어 소프트웨어와 프로세스 제어 소프트웨어의 조합에 따라 상기 로봇 팔의 동작을 제어하도록 구성된 로봇 프로세스 컨트롤러(202);
   · 상기 로봇 팔의 동작을 모니터링하고 평가하도록 구성된 로봇 안전 컨트롤러;
   를 포함하고,
   상기 기본 제어 소프트웨어는 상기 기본 제어 소프트웨어에 따라 상기 로봇 프로세스 컨트롤러에 의해 제어될 때 상기 로봇 팔의 동작을 제한하는 정상 값을 각각 갖는 안전 한계 세트와 연관되며,
   상기 프로세스 제어 소프트웨어는 상기 정상 값들 중 적어도 하나와 상이한 프로세스 값을 갖는 상기 안전 한계 세트 중 적어도 하나의 안전 한계와 연관되고,
   적어도 하나의 안전 한계의 상기 프로세스 값은 상기 로봇 시스템이 런타임 모드에 있는 동안 변경되도록 구성되고,
   상기 로봇 안전 컨트롤러는 이루어진 하나 이상의 동작 파라미터의 평가가 상기 적어도 하나의 안전 한계의 상기 정상 값 및 상기 프로세스 값 중 보다 제한적인 값을 위반하는 결과를 가져오는 경우 상기 로봇 팔을 위반 정지 모드로 전환하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
2. 제1 항에 있어서, 상기 안전 프로세스 컨트롤러는 안전 한계의 상기 정상 값을 동일한 안전 한계의 프로세스 값과 비교하여 둘 중 더 제한적인 값을 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 동작 파라미터가 상기 적어도 하나의 안전 한계의 정상 값과 상기 프로세스 값 중 더 제한적인 값을 위반한다고 상기 로봇 프로세스 컨트롤러가 추정하는 경우, 상기 로봇 프로세스 컨트롤러는 상기 로봇 팔을 보호 정지 모드로 전환하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로봇 프로세스 컨트롤러는 상기 로봇 프로세스 컨트롤러에 의해 이루어진 하나 이상의 동작 파라미터의 상기 평가가 상기 적어도 하나의 안전 한계의 상기 정상 값에서 오프셋을 뺀 값 및 상기 프로세스 값에서 오프셋을 뺀 것 중 더 제한적인 값을 위반하는 결과를 가져오는 경우 상기 로봇 팔을 보호 정지 모드로 전환하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로봇 프로세스 컨트롤러는 상기 로봇 프로세스 컨트롤러에 의해 이루어진 하나 이상의 동작 파라미터의 상기 평가가 상기 적어도 하나의 안전 한계의 상기 정상 값에서 오프셋을 뺀 값 및 상기 프로세스 값에서 오프셋을 뺀 것 중 더 제한적인 값을 위반하는 결과를 가져오는 경우 상기 로봇 팔을 상기 위반 정지 모드로 전환하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로봇 프로세스 컨트롤러는 안전 한계의 상기 정상 값을 동일한 안전 한계의 프로세스 값과 비교하여 둘 중 더 제한적인 값을 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로봇 프로세스 컨트롤러는 하나 이상의 안전 한계의 감소된 정상 값에 기초하여 감소된 동작 모드에서 상기 로봇 팔을 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로봇 프로세스 컨트롤러가 기본 제어 소프트웨어와 프로세스 제어 소프트웨어를 실행할 수 있는 메모리에 프로세스 소프트웨어가 업로드될 때, 안전 한계의 값이 프로세스 값으로 업데이트되는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안전 한계 세트는 안전 메모리에 저장되는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안전 한계는: 툴 중심점 속도, 툴 중심점 힘, 엘보우 속도, 엘보우 힘, 조인트 속도, 조인트 위치, 정지 거리, 정지 시간, 파워 한계, 토크 한계, 및 툴 방향을 포함하는 목록으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로봇 프로세스 컨트롤러, 상기 로봇 안전 컨트롤러 및 조인트 컨트롤러를 포함하는 목록의 컨트롤러 중 적어도 하나는 하나 이상의 동작 파라미터의 상기 평가를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 동작 파라미터의 상기 평가는 상기 하나 이상의 동작 파라미터에 대한 값을 설정하고 설정된 값을 적어도 하나의 연관된 안전 한계와 비교하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로봇 안전 컨트롤러의 안전 등급은 상기 로봇 프로세스 컨트롤러의 안전 등급보다 높은 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로봇 안전 컨트롤러는 상기 로봇 프로세스 컨트롤러에 확인을 제공하도록 구성되고, 상기 확인은 상기 로봇 안전 컨트롤러가 상기 적어도 하나의 안전 한계에 대해 상기 프로세스 값을 수신한 것을 나타내는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
15. 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로봇 시스템은 상이한 하드웨어에 제공된 적어도 2개의 독립적인 로봇 안전 컨트롤러를 포함하고, 각각의 독립적인 로봇 안전 컨트롤러는 상기 적어도 2개의 로봇 안전 컨트롤러 중 하나에 의해 이루어진 하나 이상의 동작 파라미터의 상기 평가가 상기 적어도 하나의 안전 한계의 상기 정상 값 및 상기 프로세스 값 중 더 제한적인 값을 위반하는 결과를 가져오는 경우 상기 로봇 팔을 상기 위반 정지 모드로 전환하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
16. 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로봇 시스템은 사용자가 상기 로봇 시스템과 통신할 수 있게 하는 사용자 인터페이스를 포함하고, 상기 사용자 인터페이스는 상기 로봇 팔이 런타임 모드에 있는 동안 상기 프로세스 값들 중 적어도 하나의 값 또는 상기 안전 한계 중 적어도 하나를 변경하기 위한 사용자 인터페이스 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
17. 제1 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동작 파라미터의 값은 상기 로봇 시스템에 입력을 제공하는 센서에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
18. 로봇 시스템을 모니터링하는 방법으로서, 상기 로봇 시스템은:
    · 로봇 베이스(105)와 로봇 툴 플랜지(107)를 연결하는 복수의 로봇 조인트(103a-103f)를 구비하는 로봇 팔(101);
    · 기본 제어 소프트웨어에 따라 상기 로봇 팔을 동작하도록 구성된 로봇 프로세스 컨트롤러(202)로서, 상기 기본 제어 소프트웨어에 따른 상기 로봇 팔의 동작은 복수의 동작 파라미터의 각각에 대한 안전 한계의 정상 값에 의해 제한되는 상기 프로세스 컨트롤러(202);
    · 상기 로봇 팔의 동작을 모니터링하고 평가하도록 구성된 로봇 안전 컨트롤러;
    를 포함하고,
    상기 로봇 프로세스 컨트롤러 및 상기 로봇 안전 컨트롤러는 상이한 하드웨어에 제공되며, 상기 방법은:
    · 데이터 처리 장치를 통해, 상기 복수의 동작 파라미터에 대한 상기 안전 한계 중 적어도 하나에 대해 프로세스 제어 소프트웨어 및 관련 프로세스 값을 설정하는 단계;
    · 로봇 시스템 메모리에 상기 적어도 하나의 프로세스 값을 포함하는 상기 프로세스 제어 소프트웨어를 저장하는 단계;
    · 상기 로봇 프로세스 컨트롤러에 의해, 상기 기본 제어 소프트웨어와 상기 프로세스 제어 소프트웨어의 조합에 기초하여 상기 로봇 팔의 동작을 제어하는 단계;
    · 상기 로봇 팔의 동작 동안, 적어도 하나의 동작 파라미터의 실시간 값을 설정하는 단계;
    · 상기 로봇 안전 컨트롤러에 의해, 상기 적어도 하나의 동작 파라미터의 상기 실시간 값의 평가가 상기 적어도 하나의 동작 파라미터의 상기 안전 한계의 상기 정상 값 및 상기 프로세스 값 중 더 제한적인 값을 위반하는 경우 상기 로봇 팔을 위반 정지 모드로 전환하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템을 모니터링하는 방법.
19. 제18 항에 있어서, 상기 방법은 안전 한계의 상기 정상 값을 동일한 안전 한계의 프로세스 값과 비교하여 둘 중 더 제한적인 값을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템을 모니터링하는 방법.
20. 제18 항 또는 제19 항에 있어서, 상기 방법은 상기 적어도 하나의 동작 파라미터의 상기 실시간 값이 상기 적어도 하나의 동작 파라미터의 상기 안전 한계의 상기 정상 값 및 상기 프로세스 값 중 더 제한적인 것을 위반하는지 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템을 모니터링하는 방법.
21. 제20 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 동작 파라미터의 상기 실시간 값이 상기 적어도 하나의 동작 파라미터의 상기 안전 한계의 상기 정상 값과 상기 프로세스 값 중 더 제한적인 값을 위반하는지 평가하는 단계는 상기 적어도 하나의 동작 파라미터를 상기 적어도 하나의 동작 파라미터의 상기 안전 한계의 상기 정상 값 및 상기 프로세스 값 중 더 제한적인 값과 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템을 모니터링하는 방법.
22. 제18 항 내지 제21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은:
    · 상기 로봇 프로세스 컨트롤러에 의해, 상기 적어도 하나의 동작 파라미터의 상기 실시간 값의 평가가 상기 적어도 하나의 동작 파라미터의 상기 안전 한계의 상기 정상 값 및 상기 프로세스 값 중 더 제한적인 것을 위반하는 경우 상기 로봇 팔을 보호 정지 모드로 전환하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템을 모니터링하는 방법.
23. 제18 항 내지 제22 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은:
    · 상기 로봇 프로세스 컨트롤러에 의해, 상기 적어도 하나의 동작 파라미터의 상기 실시간 값의 평가가 상기 적어도 하나의 동작 파라미터의 상기 안전 한계의 상기 정상 값에서 오프셋을 뺀 값 및 상기 프로세스 값에서 오프셋을 뺀 값 중 더 제한적인 것을 위반하는 경우 상기 로봇 팔을 보호 정지 모드로 전환하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템을 모니터링하는 방법.
24. 제18 항 내지 제23 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은:
    · 상기 로봇 프로세스 컨트롤러에 의해, 상기 적어도 하나의 동작 파라미터의 상기 실시간 값의 평가가 상기 적어도 하나의 동작 파라미터의 상기 안전 한계의 상기 정상 값에서 오프셋을 뺀 값 및 상기 프로세스 값에서 오프셋을 뺀 값 중 더 제한적인 것을 위반하는 경우 상기 로봇 팔을 상기 위반 모드로 전환하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템을 모니터링하는 방법.
25. 제18 항 내지 제24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은:
    · 하나 이상의 조인트 컨트롤러에 의해 상기 적어도 하나의 동작 파라미터의 상기 실시간 값을 설정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템을 모니터링하는 방법.
26. 제18 항 내지 제25 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은:
    · 상기 로봇 시스템에 입력을 제공하는 센서에 의해 상기 적어도 하나의 동작 파라미터의 상기 실시간 값을 설정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템을 모니터링하는 방법.
27. 제18 항 내지 제26 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평가는 하나 이상의 조인트 컨트롤러에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템을 모니터링하는 방법.
28. 제18 항 내지 제27 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평가의 결과를 나타내는 신호가 상기 프로세스 컨트롤러 및 상기 안전 컨트롤러 중 적어도 하나에 제공되고, 이에 기초하여 상기 프로세스 컨트롤러 및 상기 안전 컨트롤러 중 적어도 하나는 상기 로봇 팔의 동작 모드의 변경이 필요한지 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템을 모니터링하는 방법.
29. 제18 항 내지 제28 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 로봇 시스템이 런타임 모드에 있는 동안 프로세스 값을 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템을 모니터링하는 방법.
30. 제18 항 내지 제29 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세스 제어 소프트웨어는 외부 데이터 처리 유닛을 통해 설정되는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템을 모니터링하는 방법.

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