TWI595988B - Robot safety guard - Google Patents

Description

機器人安全防護裝置

本發明與機器人的安全防護有關，特別是指一種機器人安全防護裝置，其運用感應器的感應範圍區分出警示區，當外物進入警示區時，感應器傳出訊號供控制機器人的動作。

目前與機器人安全防護相關的設計，傳統上，係採用在機器人四周設置柵欄，如日本公開第2007118141號專利，防止人員誤入機器人工作區域而發生為危險。進一步，還有採用攝影技術來判斷機器人位置，如日本公開第2010208002號專利，或者以人員經過顏色標記時會遮住顏色標記的方式，來偵測人員進入機器人工作區域如日本公開第2015100873號專利。另外，也有運用影像辨識技術和運用壓力感測器，如日本第S63216692號專利，判斷人員進入機器人工作區域的情況。

然而，上述機器人安全防護的設計，採取設置柵欄的防護設計，容易遇到柵欄占據的空間過大，設置空間有所限制的問題。採取攝影技術達成防護設計，則因為所需器材價格不低，顯得不甚經濟。再者，採取影像辨識技術，除了辨識技術的精確度待確認之外，反應的速率仍有待提升，能夠應付外物闖入的突發情況。

對於前述問題，本發明之主要目的在於提供一種機器人安全防護裝置，其運用感應器的感應範圍區分出警示區，當外物進入警示區時，感應器傳出訊號，供控制機器人的動作。

為了達成上述目的，本發明提供一種機器人安全防護裝置於使用時係與一機器人搭配設置在地面，該機器人具有一操作範圍，該機器人安全防護裝置包含：複數感應模組，係設置在地面，各該感應模組具有二第一感應器，各該第一感應器分別具有一第一感應範圍；各該感應模組其中之一具有一第二感應器，該第二感應器具有一第二感應範圍；各該感應模組設置在該操作範圍外，且各該第一感應器之第一感應範圍係聯合圍出一第一警示區；以及該第二感應範圍係構成一第二警示區。

更佳地，各該第一感應範圍係與地面相夾一夾角，該夾角係3度以上90度以下。一障礙物設置在地面，各該感應模組與該障礙物距離50公分以上。

更佳地，各該第一感應器和該第二感應器係與地面相距1公分以上10公分以下。

更佳地，各該感應模組其中之一更具有一壓力感測器。各該第一感應器和該第二感應器環形排列於該壓力感測器之周圍。

更佳地，各該第一感應器和該第二感應器的種類，分別為紅外線感應器、超音波感應器和雷射感應器的其中之一。

另外，本發明還提供一種機器人安全防護裝置於使用時係與一機器人搭配設置在地面，該機器人一側設有障礙體，該機器人具有一操作範圍，該機器人安全防護裝置包含：複數感應模組，係設置在地面，各該感應模組具有二第一感應器，各該第一感應器分別具有一第一感應範圍；各該感應模組其中之一具有一第二感應器，該第二感應器具有一第二感應範圍；各該感應模組設置在該操作範圍外，且各該第一感應器之第一感應範圍係與該障礙體聯合圍出一第一警示區；以及該第二感應器之第二感應範圍係構成一第二警示區。

請參閱第1圖至第5圖所示，本發明之機器人安全防護裝置於使用時係與一機器人R搭配設置在地面G，該機器人R具有一操作範圍O，該機器人安全防護裝置包含複數感應模組11。

各該感應模組11，係設置在地面G。本第一實施例中，各該感應模組11分別具有可以任意排列的二第一感應器111，各該第一感應器111分別具有一第一感應範圍111S。各該感應模組11分別具有一第二感應器112，需特別說明的是，雖然在本實施例中係以各該感應模組11分別具有第二感應器112為例，但是，只要各該感應模組11其中之一具有第二感應器112也可達成發明目的。各該第二感應器112具有一第二感應範圍112S。須說明的是，本第一實施例係以總數三個感應器舉例，但是也可以是四、五、六、八…感應器。

各該感應模組11設置在該機器人R之操作範圍O外，且各該第一感應器111之第一感應範圍111S聯合圍出一第一警示區A1。

各該第二感應器112之第二感應範圍112S，係分別構成一第二警示區A2，該第二警示區A2位在該第一警示區A1外。

當該第二警示區A2有外物侵入時，該第二感應器112將感應作動，而傳輸一第一訊號至機器人R供控制機器人R作動，例如機器人R動作減速。再者，當第一警示區A1有外物侵入時，則各該第一感應器111其中之一將感應作動，而傳輸一第二訊號至機器人R供控制機器人R作動，例如機器人R動作停止。

值得一提的是，各該第一感應範圍111S係與地面G相夾一夾角θ，該夾角θ係3度以上。此設計目的在於，若地面擺放著毋須偵測之物體，如電線，則採用此方式可以避免該第一感應器111感應毋須偵測之物體。還有，若有一障礙物設置在地面，各該感應模組11與該障礙物距離50公分以上，如此一來，也可以減少感應該障礙物的機會。

此外，各該第一感應器111和各該第二感應器112係與地面相距1公分以上，用以減少雜物干擾感應器作動。

最後說明，本第一實施例中各該感應模組11其中之一更具有一壓力感測器P，也可以全部的感應模組，各該第一感應器111和該第二感應器112環形排列於該壓力感測器P之周圍。如此設置，係讓該感應模組11可以感應來自不同方位的物體，而當外物由上而下壓抵於該感應模組11時，亦可以偵測外物進入該第一警示區A1。而在本第一實施例中，各該第一感應器111和第二感應器112的種類，係以紅外線感應器為例，但是也可以分別為超音波感應器和雷射感應器的其中之一種類。

另外，請參閱第6圖。其中，四個感應模組11具有數量四的第一感應器111和數量一的第二感應器112；四個感應模組11具有數量二的第一感應器111和數量一的第二感應器112。藉由，各該第一感應器111之第一感應範圍111S聯合圍出一第一警示區A1和一第二警示區A2，各該第二感應器112之第二感應範圍112S，係分別構成一第三警示區A3，各該第三警示區A3位在各該第一警示區A3和第二警示區A2外。

在設有第一警示區A1、第二警示區A2和第三警示區A3時，當該第三警示區A3有外物侵入時，該第二感應器112將感應作動，而傳輸一第一訊號至機器人R供控制機器人R作動，例如機器人R動作以一第一速度運動。再者，當第二警示區A2有外物侵入時，則圍出該第二警示區A2的各該第一感應器111其中之一將感應作動，而傳輸一第二訊號至機器人R供控制機器人R作動，例如機器人R動作以一第二速度運動，該第二速度比該第一速度慢。當第一警示區A1有外物侵入時，則圍出該第一警示區A1的各該第一感應器111其中之一將感應作動，而傳輸一第三訊號至機器人R供控制機器人R作動，例如機器人R動作停止。

接著介紹第二實施例，請參閱第7圖，其與第一實施例不同處在於該機器人一側設有障礙體D，各該感應模組11設置在該機器人R之操作範圍O外，且各該第一感應器111之第一感應範圍111S和該障礙體D聯合圍出一第一警示區A1。本發明之障礙體D，例如牆面、生產線或工作台面，除提供工件放置的位置之外，係能夠阻擋外物靠近該機器人R，故該障礙體D可以和各該第一感應器111圍出警示區。

當該第二警示區A2有外物侵入時，該第二感應器112將感應作動，而傳輸一第一訊號至機器人R供控制機器人R作動，例如機器人R動作減速。再者，當第一警示區A1有外物侵入時，則各該第一感應器111其中之一將感應作動，而傳輸一第二訊號至機器人R供控制機器人R作動，例如機器人R動作停止。

藉此，本發明所提供之機器人安全防護裝置，其運用第一感應器和第二感應器的感應範圍區分出警示區，當外物進入警示區時，感應器傳出訊號，供控制機器人的動作可以達成防護的機制，相較於運用攝影技術，其建構成本較低；相較於影像辨識技術，其反應時間較快；相較於設置柵欄，其節省設置空間。

11感應模組                                     111第一感應器             111S第一感應範圍                     112第二感應器             112S第二感應範圍                     A1第一警示區              A2第二警示區                    A3第三警示區                     D障礙體                     G地面                     O操作範圍                  P壓力感測器                     R機器人                      θ夾角

第1圖為本發明第一實施例示意圖，顯示二感應模組的排列方式。         第2圖為本發明第一實施例所提供之感應模組俯視示意圖。         第3圖為本發明第一實施例所提供之感應模組側視示意圖。         第4圖為本發明第一實施例示意圖，顯示四感應模組的排列方式。         第5圖為本發明第一實施例示意圖，顯示三感應模組的排列方式。         第6圖為本發明第一實施例示意圖，顯示八感應模組的排列方式。         第7圖為本發明之第二實施例示意圖，顯示感應模組和障礙體。

11感應模組                                     111第一感應器             111S第一感應範圍                     112第二感應器             112S第二感應範圍                     A1第一警示區              A2第二警示區                     G地面                         O操作範圍                     R機器人

Claims (10)

1. 一種機器人安全防護裝置於使用時係與一機器人搭配設置在地面，該機器人具有一操作範圍，該機器人安全防護裝置包含：複數感應模組，係設置在地面，各該感應模組具有二第一感應器，各該第一感應器分別具有一第一感應範圍；各該感應模組其中之一具有一第二感應器，該第二感應器具有一第二感應範圍；各該感應模組設置在該操作範圍外，且各該第一感應器之第一感應範圍係聯合圍出一第一警示區；以及該第二感應範圍構成一第二警示區，該第二警示區位在該第一警示區外。
2. 如請求項1所述之機器人安全防護裝置，其中各該第一感應範圍與地面相夾一夾角，該夾角係3度以上90度以下；一障礙物設置在地面，各該感應模組與該障礙物距離50公分以上。
3. 如請求項1所述之機器人安全防護裝置，其中各該第一感應器和該第二感應器係與地面相距1公分以上10公分以下。
4. 如請求項1所述之機器人安全防護裝置，其中：各該感應模組其中之一更具有一壓力感測器。
5. 如請求項4所述之機器人安全防護裝置，其中各該第一感應器和該第二感應器環形排列於該壓力感測器之周圍。
6. 如請求項1所述之機器人安全防護裝置，其中各該第一感應器和該第二感應器的種類，分別為紅外線感應器、超音波感應器和雷射感應器的其中之一。
7. 一種機器人安全防護裝置於使用時係與一機器人搭配設置在地面，該機器人一側設有障礙體，該機器人具有一操作範圍，該機器人安全防護裝置包含：複數感應模組，係設置在地面，各該感應模組具有二第一感應器，各該第一感應器分別具有一第一感應範圍；各該感應模組其中之一具有一第二感應器，該第二感應器具有一第二感應範圍；各該感應模組設置在該操作範圍外，且各該第一感應器之第一感應範圍係與該障礙體聯合圍出一第一警示區；以及該第二感應器之第二感應範圍構成一第二警示區，該第二警示區位在該第一警示區外。
8. 如請求項1或7所述之機器人安全防護裝置，其中當該第二警示區有外物侵入時，該第二感應器將感應作動，而傳輸一第一訊號至該機器人供控制該機器人在一作動模式下作動；當該第一警示區有外物侵入時，則各該第一感應器其中之一將感應作動，而傳輸一第二訊號至該機器人供控制該機器人以該作動模式作動，其中該作動模式係令該機器人減速或停止。
9. 一種機器人安全防護裝置於使用時係與一機器人搭配設置在地面，該機器人具有一操作範圍，該機器人安全防護裝置包含：複數感應模組，係設置在地面，各該感應模組具有二以上第一感應器，各該第一感應器分別具有一第一感應範圍； 各該感應模組其中之一具有一第二感應器，該第二感應器具有一第二感應範圍； 各該感應模組設置在該操作範圍外，且各該第一感應器之第一感應範圍係聯合圍出一第一警示區和一第二警示區；以及 該第二感應範圍構成一第三警示區，該第三警示區位在該第一、第二警示區外。
10. 如請求項9所述之機器人安全防護裝置，其中當該第三警示區有外物侵入時，該第二感應器將感應作動，而傳輸一第一訊號至該機器人供控制該機器人以一第一速度運動；當該第二警示區有外物侵入時，則圍出該第二警示區的各該第一感應器其中之一將感應作動，而傳輸一第二訊號至該機器人供控制該機器人以一第二速度運動，該第二速度比該第一速度慢；當該第一警示區有外物侵入時，則圍出該第一警示區的各該第一感應器其中之一將感應作動，而傳輸一第三訊號至該機器人讓機器人動作停止。