WO2018120209A1 - 一种机器人模式切换告警电路、方法及机器人 - Google Patents

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Abstract

一种机器人模式切换告警电路、方法及机器人,能节省时间、提高机器人的可靠性、延长机器人的使用寿命、提高客户体验。机器人模式切换告警电路包括:与钥匙开关直接连接的第一内部PLC电路(1),用于接收钥匙开关从自动状态切换到手动状态时产生的告警信号并将告警信号转换后传送至通信卡(2);通信卡(2),用于将转换后的告警信号转换成告警数据后通过工控机发送至机器人控制软件RCS(3);RCS(3)用于接收到告警数据后发送控制信号至第二内部PLC电路(4),还发送屏蔽信号至安全模块(5);与工控机连接的第二内部PLC电路(4),用于接收并依据控制信号控制接触器断开;分别与钥匙开关和工控机连接的安全模块(5),用于接收告警信号且在预设延时时间内还接收到屏蔽信号时,不控制接触器断开。

Description

一种机器人模式切换告警电路、方法及机器人 技术领域
本发明涉及机器人告警技术领域,特别是涉及一种机器人模式切换告警电路、方法及机器人。
背景技术
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它由机器人本体、示教器以及控制柜构成,控制柜中包括设置有机器人控制软件(robot control software,RCS)的工控机,工业机器人能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。因为其在工业应用的过程中经常要与人类进行合作(比如示教过程),为了保证使用操作人员的安全,避免造成伤亡,因此要求其具有较高的可靠性和安全性。
目前市场上大多数工业机器人都有安全备份的功能,即有危险的情况发生时,会有两种处理操作,这两种处理操作均用来断开接触器(即关断机器人动力电源)。目前这两路的实现方式如下:第一路,上位机软件执行断电操作,流程是告警,通知RCS,RCS发信号给内部可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)电路,然后断接触器。第二路,安全模块硬件电路实现断接触器操作,流程是告警,通知安全模块,然后断接触器。安全备份就是当有告警时,若第一路不能正常执行(可能由于软件bug或其他原因)断接触器的操作,则执行第二路进行断接触器的动作。具体的处理流程如图1所示,告警,通知RCS,RCS发信号给内部PLC电路,然后断接触器,同时RCS检测到告警后,发屏蔽信号(延时时间100ms)给安全模块,告知其现在不用处理告警,RCS可以执行断电操作。只有当RCS不能在100ms内将屏蔽信号发送给安全模块时,才由安全模块执行断接触器的动作并进行告警,这样就实现了安全的备份。
但这种方法存在一个问题,因为工业机器人在手动操作时,为了保证安全,一般将示教器中的使能按键的第一档位和第三档位(使能按键共三 个档位,第一档位未按下是断电,第二档位按下是上电,第三档位按到底是断电,默认状态在第一档位)定义成告警信息,必须做断电处理。钥匙开关在自动状态时,此时使能按键是不起作用的,默认在第一档位,只有当钥匙开关在手动状态时,使能按键才起作用。这样当钥匙开关状态从自动状态切到手动状态时,由于此时使能按键默认在第一档位,则此时就认为发生了告警,会启动安全备份的功能,如果按照上述延时处理的流程,RCS在100ms内无法将屏蔽信号发送给安全模块,安全模块在100ms后一定会告警且断开接触器,那这样就需要断电重启,但实际上用户切换钥匙开关并不需要每次都去人为断电重启,而只需要切断接触器即可(也即第一路动作即可)。因此RCS必须对该情况进行特殊的处理,RCS若检测到钥匙开关状态是从自动切到手动时,RCS对此告警,发信号给内部PLC电路,执行断接触器,同时其还会一直发送一个屏蔽信号给安全模块让其此时不要断接触器。处理流程如图2所示,用户在示教器上使用钥匙开关,将其由自动状态切到手动状态,示教器硬件会检测到告警信号,并将告警信号传送至人机交互界面(Human Machine Interface,HMI),然后HMI将告警信号传送至RCS,RCS发送屏蔽信号至安全模块,使得安全模块不断接触器。但由于HMI和RCS之间是通过网络通信的,并不是实时通信,即通信的时间并不确定,如果HMI和RCS之间的信息传递时间超过100ms,RCS未能及时将屏蔽信号下发给安全模块,那么安全模块一定会报警,并且如果HMI和RCS之间的通信时间很长(不确定堵塞时间),则屏蔽信号一直无法下发,安全模块认为一直有告警,导致该告警会无法清除,由于通信堵塞时间不确定,用户往往必须断电重启机器人系统,一方面,浪费时间,另一方面,用户在实际使用的过程中,自动切换到手动的状态发生的概率较高,严重影响了客户体验,使用户对机器人的可靠性产生怀疑,且多次重启减短了机器人使用寿命。
因此,如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种机器人模式切换告警电路,一方面,节省了时间,另一方面,提高了机器人的可靠性,延长了机器人的使用寿命,提高了客户体验;本发明的另一目的是提供一种包括上述机器人模式切换告警电路的机器人;本发明的另一目的是提供一种机器人模式切换告警方法。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种机器人模式切换告警电路,包括:
与钥匙开关直接连接的第一内部可编程逻辑控制器PLC电路,用于接收所述钥匙开关从自动状态切换至手动状态时产生的告警信号并将所述告警信号转换为通信卡识别的告警信号,并将转换后的告警信号传送至所述通信卡;
分别与所述第一内部PLC电路以及设置有机器人控制软件RCS的工控机连接的所述通信卡,用于接收转换后的所述告警信号,将转换后的所述告警信号再转换为所述RCS能够识别的告警数据,并将所述告警数据通过所述工控机发送至所述RCS;
所述RCS用于接收到所述告警数据后发送控制信号至第二内部PLC电路,同时还发送屏蔽信号至安全模块;
与所述工控机连接的所述第二内部PLC电路,用于接收所述控制信号,并依据所述控制信号控制接触器断开;
分别与所述钥匙开关和所述工控机连接的所述安全模块,用于接收所述告警信号,且在预设延时时间内接收到所述屏蔽信号时,不控制所述接触器断开。
优选地,所述预设延时时间为100ms。
优选地,该告警电路还包括:
与所述安全模块连接的报警模块,用于当所述安全模块控制所述接触器断开时发出报警信号。
优选地,所述报警模块为显示器。
优选地,所述报警模块为声音报警装置。
优选地,所述报警模块包括显示器和声音报警装置。
优选地,所述声音报警装置为蜂鸣器。
为解决上述技术问题,本发明还提供了一种机器人,包括如上所述的机器人模式切换告警电路。
为解决上述技术问题,本发明还提供了一种机器人模式切换告警方法,包括:
第一内部可编程逻辑控制器PLC电路接收钥匙开关从自动状态切换至手动状态时产生的告警信号并将所述告警信号转换为通信卡识别的告警信号,并将转换后的告警信号传送至所述通信卡;
所述通信卡接收转换后的所述告警信号,将转换后的所述告警信号再转换为设置于工控机中的机器人控制软件RCS能够识别的告警数据,并将所述告警数据通过所述工控机发送至所述RCS;
所述RCS接收到所述告警数据后发送控制信号至第二内部PLC电路,同时还发送屏蔽信号至安全模块;
所述第二内部PLC电路接收所述控制信号,并依据所述控制信号控制接触器断开;
所述安全模块接收所述告警信号,且在预设延时时间内接收到所述屏蔽信号时,不控制所述接触器断开。
优选地,所述预设延时时间为100ms。
优选地,该告警方法包括:
当所述安全模块控制所述接触器断开时,发出报警信号。
优选地,所述报警信号为图像报警信号。
优选地,所述报警信号为声音报警信号。
优选地,所述报警信号包括图像报警信号和声音报警信号。
本发明提供了一种机器人模式切换告警电路、方法及机器人,包括与钥匙开关直接连接的第一内部PLC电路,用于接收钥匙开关从自动状态切到手动状态时产生的告警信号并将告警信号转换后传送至通信卡;分别与第一内部PLC电路以及设置有RCS的工控机连接的通信卡,用于将转换后的告警信号转换成告警数据后通过工控机发送至RCS;RCS用于接收到告警数据后发送控制信号至第二内部PLC电路,还发送屏蔽信号至安全模块;与工控机连接的第二内部PLC电路,用于接收并依据控制信号控制接触器 断开;分别与钥匙开关和工控机连接的安全模块,用于分别接收告警信号且在预设延时时间内还接收到屏蔽信号时,不控制接触器断开。
可见,本发明将钥匙开关直接接入第一内部PLC电路,然后上报RCS,也即钥匙开关切换的信号是直接通过硬接线的方式接入第一内部PLC电路,故其即可以满足依据使能按键从自动状态切到手动状态时产生的告警信号控制RCS执行断接触器动作,同时又可以避免HMI和RCS之间由于通信延时堵塞问题造成的误告警,进而避免重启机器人系统的情况出现。一方面,节省了时间,另一方面,提高了机器人的可靠性,延长了机器人的使用寿命,提高了客户体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的一种机器人普通告警处理流程图;
图2为现有技术提供的一种机器人使能按键告警处理流程图;
图3为本发明提供的一种机器人模式切换告警电路的结构示意图;
图4为本发明提供的一种机器人模式切换告警方法的过程的流程图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种机器人模式切换告警电路,一方面,节省了时间,另一方面,提高了机器人的可靠性,延长了机器人的使用寿命,提高了客户体验;本发明的另一核心是提供一种包括上述机器人模式切换告警电路的机器人;本发明的另一核心是提供一种机器人模式切换告警方法。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提 下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参照图3,图3为本发明提供的一种机器人模式切换告警电路的结构示意图,该告警电路包括:
与钥匙开关直接连接的第一内部可编程逻辑控制器PLC电路1,用于接收钥匙开关从自动状态切换至手动状态时产生的告警信号并将告警信号转换为通信卡2识别的告警信号,并将转换后的告警信号传送至通信卡2;
首先需要说明的是,示教器中的使能按键包括三个档位,第一档位未按下是断电,第二档位按下是上电,第三档位按到底是断电,其中,使能按键的默认状态为第一档位。另外,这里的使能按键如果处于按下或者按到底的状态时是需要用户的手一直按着的,如果用户松开,则使能按键会弹起,变成未按下状态也即第一档位。
现有技术中一般将示教器中的使能按键的第一档位和第三档位定义成告警信息,必须做断电处理。
需要说明的是,钥匙开关在自动状态时,此时使能按键是不起作用的,默认在第一档位,只有当钥匙开关在手动状态时,使能按键才起作用,且要求使能按键在上电状态也即第二档位,也就是说,现有技术中需要用户一边将钥匙开关状态从自动状态切换到手动状态,一边按住使能按键,过程较复杂且非常不人性化,在实际应用中,很多用户经常不按住使能按键,直接将钥匙开关从自动状态切换到手动状态,由于之前在自动状态时使能按键默认在第一档位,现在直接切换会导致告警电路认为发生了告警,会启动安全备份的功能。
具体地,本申请将钥匙开关切换的信号是直接通过硬接线的方式接入第一内部PLC电路1,当使能按键未按下(使能按键处于第一档位或者第三档位)时,第一内部PLC电路1会把这时候的钥匙开关状态信号当成告警信号处理,并将告警信号转换为通信卡2能够识别的告警信号,然后再将转换后的告警信号传送至通信卡2。
另外,本申请对于第一内部PLC电路1第二内部PLC电路4的具体电路结构不做特别的限定,能实现本发明的目的即可。
分别与第一内部PLC电路1以及设置有机器人控制软件RCS 3的工控机连接的通信卡2,用于接收转换后的告警信号,将转换后的告警信号再转换为RCS 3能够识别的告警数据,并将告警数据通过工控机发送至RCS 3;
RCS 3在接收到告警信号后会对告警信号进行转换,转换成RCS 3能够识别的告警数据,以便后续RCS 3能够顺利读取告警数据。
RCS 3用于接收到告警数据后发送控制信号至第二内部PLC电路4,同时还发送屏蔽信号至安全模块4;
RCS 3是通过通信卡2与外部电路进行信号传输的,因此,第一内部PLC电路1将告警信号转换传送至通信卡2后,通信卡2会将转换后的告警信号再进行转换,转换成告警数据后再传送至RCS 3。RCS 3在接收到转换后的告警数据后会发送控制信号至第二内部PLC电路4,同时,还发送屏蔽信号至安全模块4。
与工控机连接的第二内部PLC电路4,用于接收控制信号,并依据控制信号控制接触器断开;
分别与钥匙开关和工控机连接的安全模块4,用于接收告警信号,且在预设延时时间内接收到屏蔽信号时,不控制接触器断开。可以理解的是,因为安全模块4接收到告警信号开始,再到屏蔽信号从RCS 3传递到安全模块4会有一个基本的延时(远小于现有技术中的通信网络延时,且该延时是固定的),且为了避免出现因为RCS 3软件故障等原因使得RCS 3无法发出控制信号至第一内部PLC电路1(则此时也无法发送屏蔽信号)的情况出现,安全模块4在接收到告警信号后会判断在预设延时时间内是否接收到了屏蔽信号,如果是,则不控制接触器断开,否则,控制接触器断开。
另外,需要说明的是,安全模块4如果在预设延时时间内没有接收到告警信号,则其会控制接触器断开,后面如果想要继续工作,只能断电重启。基于此,本申请中的钥匙开关切换的信号是直接通过硬接线的方式接入第一内部PLC电路,故其即可以满足依据使能按键从自动状态切到手动状态时产生的告警信号控制RCS执行断接触器动作,同时又可以避免HMI和RCS之间由于通信延时堵塞问题造成的误告警,进而避免重启机器人系统的情况出现。
作为优选地,预设延时时间为100ms。
可以理解的是,本发明通过设置预设延时时间,充分考虑到安全模块4接收到告警信号开始,再到屏蔽信号从RCS 3传递到安全模块4时存在的基本的延时,提高了告警电路的可靠性。
另外,这里的预设延时时间与告警电路的电路结构、RCS 3的数据处理速度有关,当然,这里的预设延时时间还可以为其他具体时间,本发明在此不做特别的限定,根据实际情况来定。
作为优选地,该告警电路还包括:
与安全模块4连接的报警模块,用于当安全模块4控制接触器断开时发出报警信号。
在安全模块4控制接触器断开时,报警模块还发送报警信号,方便用户及时处理问题,提高了告警电路的安全性能。
作为优选地,报警模块为显示器。
作为优选地,报警模块为声音报警装置。
具体地,这里的报警模块可以为显示器或者声音报警装置,当报警模块为显示器时,可以方便用户的观看,当报警模块为声音报警装置时,使得用户即便不看着屏幕也能及时知道告警电路发生了警报,方便用户及时解决问题。
作为优选地,报警模块包括显示器和声音报警装置。
当报警模块包括显示器和声音报警装置时,能够提供双重警报,且互为冗余,即便一个出现故障,另一个也能够正常工作,提高了告警电路的安全性能和可靠性。
当然,这里的报警模块还可以为其他具体类型的报警器,本发明在此不做特别的限定。
作为优选地,声音报警装置为蜂鸣器。
具体地,蜂鸣器具有成本低、声音频率可控的优点,当然,这里的声音报警装置还可以为其他类型的声音报警装置,本发明在此不做特别的限定。
本发明提供了一种机器人模式切换告警电路,包括与钥匙开关直接连 接的第一内部PLC电路,用于接收钥匙开关从自动状态切到手动状态时产生的告警信号并将告警信号转换后传送至通信卡;分别与第一内部PLC电路以及设置有RCS的工控机连接的通信卡,用于将转换后的告警信号转换成告警数据后通过工控机发送至RCS;RCS用于接收到告警数据后发送控制信号至第二内部PLC电路,还发送屏蔽信号至安全模块;与工控机连接的第二内部PLC电路,用于接收并依据控制信号控制接触器断开;分别与钥匙开关和工控机连接的安全模块,用于分别接收告警信号且在预设延时时间内还接收到屏蔽信号时,不控制接触器断开。
可见,本发明将钥匙开关直接接入第一内部PLC电路,然后上报RCS,也即钥匙开关切换的信号是直接通过硬接线的方式接入第一内部PLC电路,故其即可以满足依据使能按键从自动状态切到手动状态时产生的告警信号控制RCS执行断接触器动作,同时又可以避免HMI和RCS之间由于通信延时堵塞问题造成的误告警,进而避免重启机器人系统的情况出现。一方面,节省了时间,另一方面,提高了机器人的可靠性,延长了机器人的使用寿命,提高了客户体验。
为解决上述技术问题,本发明还提供了一种机器人,包括如上的机器人模式切换告警电路。
对于本发明提供的机器人中的机器人模式切换告警电路的介绍请参照上述告警电路实施例,本发明在此不再赘述。
请参照图4,图4为本发明提供的一种机器人模式切换告警方法的过程的流程图,该方法包括:
步骤S11:第一内部可编程逻辑控制器PLC电路接收钥匙开关从自动状态切换至手动状态时产生的告警信号并将告警信号转换为通信卡识别的告警信号,并将转换后的告警信号传送至通信卡;
步骤S12:通信卡接收转换后的告警信号,将转换后的告警信号再转换为设置于工控机中的机器人控制软件RCS能够识别的告警数据,并将告警数据通过工控机发送至RCS;
步骤S13:RCS接收到告警数据后发送控制信号至第二内部PLC电路,同时还发送屏蔽信号至安全模块;
步骤S14:第二内部PLC电路接收控制信号,并依据控制信号控制接触器断开;
步骤S15:安全模块接收告警信号,且在预设延时时间内接收到屏蔽信号时,不控制接触器断开。
作为优选地,预设延时时间为100ms。
作为优选地,该告警方法包括:
当安全模块控制接触器断开时,发出报警信号。
作为优选地,报警信号为图像报警信号。
作为优选地,报警信号为声音报警信号。
作为优选地,报警信号包括图像报警信号和声音报警信号。
对于本发明提供的机器人模式切换告警方法介绍请参照上述告警电路实施例,本发明在此不再赘述。
需要说明的是,在本说明书中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其他实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的 范围。

Claims (14)

  1. 一种机器人模式切换告警电路,其特征在于,包括:
    与钥匙开关直接连接的第一内部可编程逻辑控制器PLC电路,用于接收所述钥匙开关从自动状态切换至手动状态时产生的告警信号并将所述告警信号转换为通信卡识别的告警信号,并将转换后的告警信号传送至所述通信卡;
    分别与所述第一内部PLC电路以及设置有机器人控制软件RCS的工控机连接的所述通信卡,用于接收转换后的所述告警信号,将转换后的所述告警信号再转换为所述RCS能够识别的告警数据,并将所述告警数据通过所述工控机发送至所述RCS;
    所述RCS用于接收到所述告警数据后发送控制信号至第二内部PLC电路,同时还发送屏蔽信号至安全模块;
    与所述工控机连接的所述第二内部PLC电路,用于接收所述控制信号,并依据所述控制信号控制接触器断开;
    分别与所述钥匙开关和所述工控机连接的所述安全模块,用于接收所述告警信号,且在预设延时时间内接收到所述屏蔽信号时,不控制所述接触器断开。
  2. 如权利要求1所述的告警电路,其特征在于,所述预设延时时间为100ms。
  3. 如权利要求1所述的告警电路,其特征在于,该告警电路还包括:
    与所述安全模块连接的报警模块,用于当所述安全模块控制所述接触器断开时发出报警信号。
  4. 如权利要求3所述的告警电路,其特征在于,所述报警模块为显示器。
  5. 如权利要求3所述的告警电路,其特征在于,所述报警模块为声音报警装置。
  6. 如权利要求3所述的告警电路,其特征在于,所述报警模块包括显示器和声音报警装置。
  7. 如权利要求5或6所述的告警电路,其特征在于,所述声音报警装 置为蜂鸣器。
  8. 一种机器人,其特征在于,包括如权利要求1-7任一项所述的机器人模式切换告警电路。
  9. 一种机器人模式切换告警方法,其特征在于,包括:
    第一内部可编程逻辑控制器PLC电路接收钥匙开关从自动状态切换至手动状态时产生的告警信号并将所述告警信号转换为通信卡识别的告警信号,并将转换后的告警信号传送至所述通信卡;
    所述通信卡接收转换后的所述告警信号,将转换后的所述告警信号再转换为设置于工控机中的机器人控制软件RCS能够识别的告警数据,并将所述告警数据通过所述工控机发送至所述RCS;
    所述RCS接收到所述告警数据后发送控制信号至第二内部PLC电路,同时还发送屏蔽信号至安全模块;
    所述第二内部PLC电路接收所述控制信号,并依据所述控制信号控制接触器断开;
    所述安全模块接收所述告警信号,且在预设延时时间内接收到所述屏蔽信号时,不控制所述接触器断开。
  10. 如权利要求9所述的告警方法,其特征在于,所述预设延时时间为100ms。
  11. 如权利要求9所述的告警方法,其特征在于,该告警方法包括:
    当所述安全模块控制所述接触器断开时,发出报警信号。
  12. 如权利要求11所述的告警方法,其特征在于,所述报警信号为图像报警信号。
  13. 如权利要求11所述的告警方法,其特征在于,所述报警信号为声音报警信号。
  14. 如权利要求11所述的告警方法,其特征在于,所述报警信号包括图像报警信号和声音报警信号。
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