[发明专利]用于安全监控机器人的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及安全监控机器人的方法和装置，具有无接触的检测装置，特别是激光扫描仪。

背景技术

关于机器人的安全监控，一方面在实践中用无接触的检测装置监控机器人的工作空间是已知的。例如，可以用产生光栅或光幕的激光器监控自动化单元的入口。如果不同于在操作中设置的输入或输出工件的通过，例如通过未经授权的人，则触发安全响应、例如机器人的安全停止。检测装置为此相应于期望的监控区域被设置。

从实践中已知道，检测机器人的关节位置并直接相对于预先给定的位置边界值或间接地例如在变换到TCP的笛卡尔位置后进行监控。然而，如果实际的机器人运动学特征，例如由于碰撞后的变形，区别于理论上的运动学特征，比如其例如是基于TCP的笛卡尔位置的变换，则危险的是依据检测到的关节位置可能不再能可靠地识别出真实的TCP-位置。

无论如何，从实践中已知道，借助于为此目的设置的无接触的检测装置特别是激光扫描仪来测量机器人，以便控制器校准例如机器人的基于控制器的运动学模型，从而提高准确率、补偿温度漂移，等等。

发明内容

本发明的目的是改进对机器人的安全监控。

这个目的通过具有权利要求1的特征的装置和具有权利要求7的特征的方法实现。从属权利要求的主题是有利的进一步的实施例。

本发明的第一方面是基于这样的想法：即使用本来需要的用于监控工作空间的无接触检测装置来附加地用于测量机器人，该检测装置优选是一个或多个激光器，其由光栅或光幕监控工作空间的一个或多个入口。由此，可以有利地省去迄今的两个独立检测器中的一个。

因此，本发明的用于一个或多个机器人的安全监控的装置具有无接触的检测装置，该检测装置在监控模式下监控一个或多个机器人的工作空间尤其是自动化单元。

监控优选可以包括无接触地例如以超声波对工作空间的扫描，无接触地检测热辐射和/或电磁射线，和/或电磁场的检测，和/或对工作空间中的一个或多个图像的分析，以检测在工作空间内不期望有的对象。在一个优选的实施例中，该检测装置被设置用于监控工作空间的一个或多个入口。特别地，为此目的，在一个优选的实施例中，检测装置包括一个或多个发射可见的或不可见的、尤其是红外线或紫外线的、电磁射线的光发射器，特别是激光器。所发出的射线由接收器检测。在此同样地可以根据光栅或光幕的原理检测不中断的射线，或者检测由对象反射的射线，特别是基于射线的飞行时间或频率偏移检测至对象的距离。优选地对于后者，在检测装置的发射器附近设置用于检测不中断的射线的接收器，不过是在发射器的对面。同样也可用上面描述的工作空间的光学发射器和接收器进行无接触地扫描。

根据本发明，设置切换装置，其将检测装置优选可选地、例如通过操作员的输入，或在预定的时间点，特别是周期性地，切换至测量模式，在该测量模式中测量一个或多个机器人。

如上面所说的，检测装置包括一个或多个发射器，特别是激光器，因此，优选可以通过该（多个）发射器检测至机器人上的一个或多个参照对象、特别是反射标记的距离，连同发射器和接收器的位置和方向来确定特定于机器人的参照对象的笛卡尔位置从而确定机器人的笛卡尔位置。同样可以特别是用一个或多个激光器或通过分析图像进行检测，来替代例如对机器人轮廓的扫描。

一般来说，在本发明的意义下，测量机器人应理解为，特别是检测一个或多个特定于机器人的参考标记（如角、边、关节点、参照对象等等）相互间的和/或相对于（尤其是特定于检测装置的）参照系的一维、两维或三维的位置和/或方向。在测量多个机器人的过程中，还可以附加地或替代地检测机器人的参考标记相对于另一个机器人的参考标记的位置和/或方向。

在一个优选的实施例中，可以将测量结果，特别是一个或多个上述参考标记的位置和/或方向，与先前的测量结果进行比较，其中在一个优选实施例中机器人在两个测量中由控制器驱动至相同的姿态，特别是以相同的关节位置，以检测机器人的例如由于碰撞或热变形所致的运动学上的变化。同样地，必要时在经相应的变换后，可将测量结果与预定的参考值，例如从机器人的运动学模型得出的、TCP的理论位置进行比较。

在一个优选的实施例中，检测装置包括两个或更多相互隔开的、尤其是光学的发射器。若例如设置至工作空间的多个入口，例如用于输入和输出工件到穿过工作空间的输送机上，以及每个入口通过至少一个光学发射器和接收器，尤其是形成光栅或光幕的激光器进行监控，则在测量模式中对于机器人的测量可使用两个或更多个发射器和接收器。这尤其是便于检测在相同的机器人姿态下分布于机器人上的参考标记。