[发明专利]一种协作机器人安全控制系统

权利要求书

1.一种协作机器人安全控制系统，包括用于输入信号或数据的传感设备、用于接收信号或数据的控制器、用于接收控制器的安全控制指令并反馈自身状态的协作机器人、与控制器配合用于确定区域信息的协作区域，其特征在于：还包括设置在控制器内的安全控制系统，所述的安全控制系统具体包括：

协作区域检测模块，在协作区域内，人机交互时对协作机器人进行实时监控，检测人机操作的安全性；

安全传感器检测模块，操作人员接近或者远离机器人时保证协作机器人与操作人员保护性间距，根据人机距离对协作机器人进行运动限制；

机器人安全限制检测模块，实时检测协作机器人端速度、力、动量以及各关节的力矩误差以及总功率类是否超过限定值，从而对机器人进行安全停止；

安全处理模块，用于接收各模块的信息，对协作机器人进行安全控制。

2.根据权利要求1所述的一种协作机器人安全控制系统，其特征在于：所述的传感设备为激光扫描仪、激光雷达类。

3.根据权利要求1所述的一种协作机器人安全控制系统，其特征在于：所述的协作区域检测模块提供自定义平面的接口，基于选择空间不共线三点定义平面，该点的获取通过协作机器人末端位置获取，能够定义多个平面，将其组合即可构建协作区域。

4.根据权利要求1所述的一种协作机器人安全控制系统，其特征在于：当机器人运行时，协作区域检测模块将实时计算协作机器人末端位置与区域边界的距离s用以判断机器人是否进入协作区域；在协作区域外，协作机器人将正常运行；协作区域内，协作区域检测模块将发送警报信息给安全处理模块，安全处理模块将控制协作机器人快速在线停止。

5.根据权利要求1所述的一种协作机器人安全控制系统，其特征在于：判断人与协作机器人可能会接触位置以及接触的面积，协作区域检测模块将计算出人体接触协作机器人不受伤害的协作机器人最大末端速度V；当协作机器人运动至协作区域内时，协作区域检测模块将发送减速信息给安全处理模块，从而将协作机器人的末端运行速度限制在V以下。

6.根据权利要求2所述的一种协作机器人安全控制系统，其特征在于：所述的安全传感器检测模块提供与外部传感设备连接获取人机距离状态的通信接口，所述的通信接口用于以太网、IO类的插接，所述的安全传感器检测模块安装于协作机器人底座处；若传感设备是激光雷达，该模块通过以太网口连接设备，使用TCP/IP协议读取扫描仪的数据，从而获取人机距离状态；若传感设备是激光扫描仪，通过设置激光扫描仪的不同的区域范围，并根据不同区域输出不同的IO信号给到该模块，从而获取人及距离状态。

7.根据权利要求2所述的一种协作机器人安全控制系统，其特征在于：基于外部传感设备实时检测人机距离状态，根据不同的数据或者信号状态将人机距离状态分为警戒区1、警戒区2、保护区，该区域划分根据实际距离要求确定；若设备是激光雷达，需要通信读取数据，并根据区域距离要求，设定上述三个区域；若设备为激光扫描仪，则直接将区域距离要求设置到激光扫描仪中，每当经过任意区域边界时，激光扫描仪都将输出信号给安全传感器检测模块。

8.根据权利要求1所述的一种协作机器人安全控制系统，其特征在于：所述的机器人安全限制检测模块根据设定的各关节的限位、速度、加速度的阈值，实时检测当前协作机器人是否超过限位，运动时是否超过速度以及加速度限制。

9.根据权利要求1所述的一种协作机器人安全控制系统，其特征在于：所述的安全处理模块根据限定的速度比率或者机器人末端线速度，将机器人当前运行的全局速度按比例放缩，并应用到机器人控制系统中；在线停止根据设定的安全停止时间以及安全停止距离，当该模收到停止的信号则调用在线停止控制接口，使机器人控制器规划机器人在当前时刻停止所需要的轨迹，并控制器人减速到停止；断电停止用于调用机器人控制系统的使能操作接口，使控制系统断开使能致使电机快速制动从而实现快速停止。

10.根据权利要求9所述的一种协作机器人安全控制系统，其特征在于：所述的设定的安全停止时间为在规定的时间内停止，安全停止距离为在规定的距离内停止。