[发明专利]机器人安全系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序所述的机器人安全系统，以及一种根据权利要求15的前序所述的保护靠近工作机器人的人免受机器人的有害冲撞的方法。

背景技术

工作中的机器人可能对在机器人附近工作或者移动的人极为有害，尤其是如果机器人沉重并且高速移动(情况经常如此)。人在工作机器人附近可能有若干原因：他们可能由于疏忽而位于那里以及他们可能在那里对机器人或者机器人附近的设备进行维护。人也可能与机器人配合工作，例如在传送带处与机器人并排工作。

如今，普遍在机器人周围设置用于保护人免受机器人的有害冲撞的围栏或者护栏。当人进入围栏或者护栏区域时，通常出现以下两个保护动作之一：

1.机器人关断

2.在安全模式中操作机器人，这对于小型机器人而言意味着机器人以80W的最大效能工作，而对于大型机器人而言，这意味着机器人以不高于250mm/s的速度移动。进入该区域的人也携带有应急开关，以便能够在紧急情况下迅速停止机器人。

上文提到的预防措施确实很好地起作用，并且遭受工作机器人伤害的人不多。然而，当前预防措施总是造成生产损失并且对于行业而言成本高，因此需要一种更优化的安全系统。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种新的和有利的机器人安全系统以及一种用于保护靠近工作机器人的人免受机器人的有害冲撞的新的和有利的方法。

这一目的根据本发明借助一种具有权利要求1中限定的特征的机器人安全系统和一种具有权利要求15中限定的特征的方法来实现。

在现有技术中，机器人安全系统并未考虑来自机器人的潜在冲撞对人的伤害程度。该伤害程度依赖于各种参数、比如：

■实际碰撞人的是机器人的哪个部分，

■机器人是否携带潜在有害工具，

■碰撞人的机器人的速度和重量，以及

■受到碰撞的是人的哪个部分。

例如，如果人的下臂受到机器人的非锐利部分碰撞，则该冲撞不会给人带来显著伤害。如果代之以机器人的边缘碰撞人的头部或者眼睛，则可能出现严重伤害。根据本发明，还通过处理来自传感器系统的机器人附近事件的信号，来考虑机器人附近的人的意图。如果人进入机器人附近区域，则安全系统分析此人的意图并且将该意图与存储的与机器人的路径有关的数据相关。因此，可以计算在机器人与人之间的相撞可能性，并且由机器人安全系统命令机器人操作以调整相撞风险或者至少调整可能给人带来的潜在伤害。通过使冲撞风险分布基于上文提到的存储数据和输入信号，本发明优化安全性，并且虽然人存在于机器人附近，但仍有可能使机器人继续尽可能高效地工作。

根据本发明的一个实施例，安全控制器被配置成向机器人控制器递送操作信号，该机器人控制器被配置成调整机器人的操作模式，例如调整机器人的速度，以便调整对机器人附近的人的有害冲撞风险。调整机器人的操作模式也可以包括在机器人继续全速工作的同时发出警报信号，并且可以包括完全停止机器人。操作模式的调整依赖于冲撞风险分布。这样，可以避免不必要的工作停止，并且可以最小化由于工作停止所致的经济损失。

根据本发明的另一实施例，存储的冲撞数据包括关于机器人的物理数据，诸如重量、质地、几何形状等。关于机器人的物理数据影响所述机器人可能给被所述机器人碰撞的人所带来的潜在伤害。重型机器人的锐边可能比轻型机器人的软平表面给人所带来更多伤害。通过考虑关于机器人的物理数据，可以建立准确冲撞风险分布。

在本说明书中和在所附权利要求书中，术语“准确冲撞风险分布”不仅指代机器人附近的人被所述机器人碰撞的风险，而且指代此人如果被碰撞所遭受的实际伤害。冲撞风险分布考虑这两个方面。软组织被机器人的非锐利部分碰撞的人并未遭受像所述人的头部被机器人的锐利部分碰撞那样多的伤害。

根据本发明的另一实施例，存储的冲撞数据包括与机器人携带的工具有关的物理数据，诸如重量、质地、几何形状等。机器人携带的工具在许多情况下可能比机器人本身更具伤害性。关于工具的物理数据影响所述工具可能给被所述工具碰撞的人带来的潜在伤害。工具的锐边可能比相同工具的软平表面给人带来更多伤害。通过考虑关于工具的物理数据，可以建立准确冲撞风险分布。

根据本发明的另一实施例，存储的冲撞数据包括至少一些机器人部分的冲撞值在机器人身上的映射，这些冲撞值是基于对被所述部分碰撞的人的伤害程度。机器人的一些部分比其它部分对人更具伤害性。例如，机器人手中的锐利工具比相同机器人的缓慢移动主体部分更具伤害性。通过考虑至少一些机器人部分的冲撞值在机器人身上的映射，可以建立准确冲撞风险分布。