[发明专利]用于控制至少一台机器的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制至少一台机器的装置，该机器例如为工业机器 人，其分别具有通过第一连接装置与驱动技术单元相连接的机器控制单元， 和通过第一安全连接装置与安全控制单元相连接的安全外设部件。此外，本 发明还涉及一种用于控制至少一台通过驱动技术单元控制的机器的方法，该 机器例如为工业机器人，其分别具有机器人控制单元、安全控制单元和安全 外设部件。

背景技术

具有安全保护技术的装置可以将在技术设备运行时产生的危险降至最 低限度。例如欧洲标准EN 954-1给出了此种最低限度的标准，由此具有安 全保护技术的部件以运行安全性逐渐增加的方式划分为从1到4的安全等 级。本发明特别涉及至少满足3级安全等级并且至少确保单错安全性 (Einfehlersicherheit)的安全部件或安全性能。此种安全部件的一个例子是 在两个部件之间建立安全连接的安全总线。术语“安全”可以理解为与驱动功 能有关的方法，所述方法在发生错误的情况下可以满足根据EN 954-1标准 划分的属于危险分析的等级要求。术语“安全”的定义可用于所有属于自动化 方案的部件，并且可适用于“技术”、“控制”、“连接”和“输入/输出”。

为了在技术设备运行期间确保安全过程，需要进行运行控制安全技术监 控，并且在必要时需要在运行过程中进行安全技术干预。此外，通常使用与 运行控制回路分离的安全控制回路，其中两个控制回路均和与安全有关的设 置相连接。例如，可以在安全控制回路中整合紧急关闭开关，在所述紧急关 闭开关的操作中，通常可以通过开启功率输出保护来强制执行技术设备运行 的安全性停止。

如果技术设备包含多台彼此独立运行的机器，例如机器人，当一台机器发 生安全技术问题时并不希望整个设备都执行安全性停止。另一方面，如果多 台机器协同运行，一个机器的停止运行会给其它机器例如相邻的机器带来安 全危险。

公知的是，运行控制回路和安全控制回路可以解决这个问题，它们在整个 设备中具有更高的级别，并且在安全技术事件发生后通过逻辑连接或运算来 划分安全功能单元有安全危险的机器，并使他们转换为安全运行模式，与此 同时无危险的机器保持正常运行。这种处于整个设备的较高级别的系统要根 据各设备的安全需求进行准确调整，其具有相对复杂但是固定的、与单个部 件相匹配的电路逻辑。如果设备有细微的变化，例如单台机器的设置改变了， 现有的安全系统可能就不再满足要求。基于这个原因，特别是协同运行的工 业机器人，期望的是具有灵活并且便于配置的安全系统，因为在此单个机器 人的功能可以在短时间内要变为停止或额外的机器人可能要投入使用。

在多个机器人相互协同共同起作用时，通常不会给出整体系统的功能安全 性，因为，例如一台机器人的功能错误可能成为其他相关联的机器人的错误 来源。特别是因为此种机器人系统具有多个自由度，例如单个机器人的数量、 功能和位置，这些都没有设置在单个机器人的安全要求中，并且不可预见。

根据现有技术，在由实践获知的安全控制单元中，将机器人划分为机器人 控制单元，安全外设部件和驱动技术单元。在机器人控制单元和驱动技术单 元之间存在连接，通过所述连接能够交换驱动数据。安全外设部件和驱动技 术单元之间必须具有以安全技术的方式构造的给定的连接装置。安全外设部 件通过安全输入和输出与同它分离布置的外部安全控制单元连接。由于在安 全外设部件和驱动技术单元之间存在固定的给定的安全连接，因此能确定与 安全相关的特性，但不能进一步进行改变或与单独配置相适应。安全控制单 元只能绕过安全外设部件作用于驱动技术单元。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于安全控制一台或多台相关联的机器的 装置和方法，该机器尤其是指工业机器人，其避免了上述缺点尤其能够以灵 活、简单可配置的方式适应变化的安全要求。

根据本发明，为了通过上述类型的装置来实现该目的，安全外设部件通 过安全控制单元与驱动技术单元相连接。为了实现这个目的，提出了此种方 法，其中通过安全外设部件获取与安全相关的事件；将由安全外设部件获取 的事件作为信号传输给安全控制单元；安全控制单元对该信号进行评估，并 根据评估的结果将与安全相关的控制信号直接传输给驱动技术单元。

相应地，在根据本发明的一个优选方案中，安全控制单元绕过安全外设 部件直接将与安全相关的控制信号传输给驱动技术单元，其中优选通过安全 输入和输出接口进行。