控制機器人的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于控制機器人(1)的方法，具有以下步驟：監控機器人(S1)；根據對機器人的監控執行從多個預先給定的錯誤響應中選出的錯誤響應(S4)；其中，根據對功能性的監控(S2)和/或對機器人的至少一個電機(1.1)的輸出參數的監控來選擇所述錯誤響應(S3)。
【專利說明】控制機器人的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種控制機器人的方法、用于執行該方法的一種控制裝置和一種計算 機程序產品以及一種具有這種控制裝置的機器人。
【背景技術】
[0002] 根據企業內部的實際情況需要對機器人實施監控，并在監控的基礎上執行錯誤響 應，特別是使機器人停止運行。
[0003] 在此可以執行各種不同的錯誤響應。特別是可以執行所謂的STOP 0,其中必須無 延遲地將一個或多個電機斷電并進行機械制動。但是這些錯誤響應各自具有不同的缺點。 因此可能會產生特別是較長的制動距離和/或較高的機器人負荷。另外在這種錯誤響應 下，停車只能依靠機械制動。此外，機器人在停車時還可能會偏離預定的軌跡。
[0004] 因此，根據企業內部的實際情況還可以執行所謂的STOP 1或STOP 2,在此過程 中，首先對一個或多個電機進行電機制動，并且只在斷開電源（STOP 1)或者在與電源保持 連接的情況下（STOP 2)才進行。由此可以縮短制動距離和/或降低機器人的負荷。電機 制動是除機械制動之外的另一種可用的制動，這可以提高錯誤響應的可靠性。有利的是可 以保持軌跡地制動。
[0005] 但是，這種電機主動式錯誤響應的前提條件是相應的電機具有令人滿意的性能。 如果不能充分保證這一點，則必須在出現錯誤的電機主動式錯誤響應時相應地切換到不利 的錯誤響應，例如STOP 0,或者甚至從一開始就提供這種不利的錯誤響應。如果根據運動學 監控進行這種切換（例如基于位置或速度的斜坡制動監控（BremsrampenUberwachung))， 則可能會不利地延長反應時間。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于改善機器人的運行。
[0007] 本發明的目的通過一種用于控制機器人的方法來實現。本發明還提出了用于執行 根據本發明的方法的一種控制裝置和一種計算機程序產品以及一種具有根據本發明的控 制裝置的機器人。
[0008] 根據本發明的一個方面，特別是利用用于監控機器人的監控裝置對機器人實施監 控。在下文中也將這種監控稱為機器人監控。
[0009] 在本發明的意義下，裝置可以通過硬件技術和/或軟件技術構成，特別是具有優 選與存儲器系統和/或總線系統數據連接或信號連接的、特別是數字式的處理單元、尤其 是微處理單元（CPU)和/或一個或多個程序或程序模塊。CPU被設計用于：處理被實現為 可存儲在存儲器系統中的程序的指令，檢測數據總線的輸入信號和/或提供輸出信號到數 據總線上。存儲器系統可以具有一個或多個特別是不同的存儲介質，尤其是光學介質、磁性 介質、固態介質和/或其它非易失性介質。所述程序可以是這樣的：其能夠描述或執行在此 未說明的方法，從而使CPU可以執行該方法的步驟，并由此特別是可以控制機器人。在本發 明中也將調節概括地理解為控制，即，根據給定的額定參數和檢測到的實際參數給出調節 參數。
[0010] 在一種實施方式中，機器人監控包括檢測機器人的一個或多個特別是運動學的狀 態參數、尤其是一個或多個關節坐標，和/或一個或多個特定于機器人的參照系、特別是工 具參照系統（"工具中心點"TCP)的位置和/或方向，和/或相關的時間導數，尤其是一個 或多個關節速度和/或關節加速度和/或一個或多個特定于機器人的參照系的速度和/或 加速度。附加地或替代地，機器人監控還可以包括檢測機器人的一個或多個力參數，特別是 在驅動側和/或從動側的一個或多個關節力和/或在一個或多個特定于機器人的參照系上 的力。在本發明中，為了實現緊湊的說明，也將反平行的力偶，即轉矩概括地稱為力。附加 地或替代地，機器人監控可以包括對機器人的一個或多個其他狀態參數、特別是熱狀態參 數的檢測，例如一個或多個電機的溫度等。附加地或替代地，機器人監控可以包括對機器人 的一個或多個環境參數的檢測，特別是障礙物的存在和保護裝置的狀態，例如保護門的完 整性或緊急停止開關的（不）可操作性等。為此，用于監控機器人的監控裝置可以具有相 應的傳感器，特別是關節傳感器（例如編碼器、旋轉編碼器等），力傳感器、尤其是轉矩傳感 器，溫度傳感器，空間監控傳感器，保護裝置監控傳感器，緊急停車開關等。
[0011] 在本發明的一種擴展方案中，機器人監控包括將一個或多個所檢測到的參數與預 先給定的恒定或變化的邊界值進行比較，特別是對于機器人的位置和/或速度，作用在機 器人上或由機器人對其周圍環境所施加的力，等等。在本發明的一種實施方式中，機器人監 控包括：監控給定的空間，尤其是機器人不能離開或機器人不可以進入的笛卡爾工作空間 和/或保護空間和/或特別是相應的關節坐標空間；監控一維或多維速度，特別是特定于機 器人的參照系的速度和/或關節速度；碰撞監控；制動監控，特別是符合預先設定的延遲； 和/或停車監控。
[0012] 在機器人監控的基礎上，特別是通過錯誤響應裝置來執行特別是利用選擇裝置從 多個預先設定的錯誤響應中選出的錯誤響應。
[0013] 在一種實施方式中，所述多個預先設定的錯誤響應包括一個或多個電機主動式錯 誤響應和一個或多個電機被動式錯誤響應。在本發明中，電機主動式錯誤響應特別是被理 解為操縱、尤其是控制機器人的一個或多個、特別是全部的（驅動）電機，而電機被動式錯 誤響應被相應地理解為該或者這些電機沒有被操縱，尤其是沒有被控制。在本發明的一種 實施方式中，電機主動式錯誤響應的特征在于，針對至少一個電機生成額定值，特別是額定 位置、額定速度、額定力和/或額定電流并傳輸到該電機上，而電機被動式錯誤響應的特征 在于使電機與其電源斷開。
[0014] 電機主動式錯誤響應特別可以是所謂的STOP 1。在本發明的一種實施方式中，所 述多個預先設定的錯誤響應相應地包括在后續與電源分離的情況下實現對機器人的一個 或多個、特別是全部（驅動）電機的電機制動。在本發明中，電機制動特別是指這樣控制一 個或多個電機：使該或這些電機反向作用于機器人的運動或使機器人的運動減速，優選使 機器人停車。在本發明中，隨后的分離電源特別是指中斷對電機供電或使電機與電源分離， 在此之后，相應的電機處于停止狀態，在本發明的一種擴展方案中，機械制動已經進行或結 束。
[0015] 電機主動式錯誤響應特別還可以是所謂的STOP 2。在本發明的一種實施方式中， 所述多個預先設定的錯誤響應相應地包括在后續不與電源分離的情況下，或者說相應的 電機在實現停車之后與其電源保持連接的情況下實現對機器人的一個或多個、特別是全部 (驅動）電機的電機制動。
[0016] 電機主動式錯誤響應特別還可以是所謂的柔性調節 (Nachgiebigkeitsregelung)。在此在本發明中特別是將對機器人的一個或多個、尤其是全 部的（驅動）電機的控制理解為：機器人可以通過手動來使之運動，特別是所謂的重力補 償調節（Gravitationskompensationsregelung)，在這種重力補償調節中，機器人只有在沒 有外力的情況下保持姿態不變，否則就會順從于外力、特別是手動施加的力或者閃避。柔性 調節例如可以通過減少PI (D)-位置調節的比例部分和/或取消PI (D)-位置調節的積分部 分，通過力調節、特別是通過預先設定由機器人施加在周圍環境上的零力等來實現。
[0017] 電機主動式錯誤響應特別是還可以包括后退運動。就此在本發明中特別是將對機 器人的一個或多個、尤其是全部的（驅動）電機的控制理解為：機器人可以在給定的路線上 從在啟動對機器人的監控時或之后（例如在識別碰撞時）機器人所處的姿態中退出。特別 是電機可以相對于錯誤響應之前的運行反轉，以使機器人優選在其直至錯誤響應時已經駛 過的路線上反向后退。
[0018] 在本發明的一種擴展方案中，在達到停車狀態之前、之中或之后，電機主動式錯誤 響應可以包括進行一個或多個機械制動。
[0019] 電機被動式錯誤響應特別可以是所謂的STOP 0。在本發明的一種實施方式中，多 個預先設定的錯誤響應包括在沒有電機制動的情況下無延遲地使機器人的一個或多個、尤 其是全部的電機與電源分離。另一種電機被動式錯誤響應例如可以是進行機械鎖定或阻 擋。
[0020] 根據本發明的一個方面，特別是通過用于監控機器人的至少一個電機的功能性的 監控裝置來監控機器人的一個或多個、尤其是全部的電機、特別是驅動電機的功能性，并特 別是通過選擇裝置根據對機器人的一個或多個電機的功能性的監控選出用于機器人的一 個或多個、尤其是全部的電機、特別是驅動電機的待執行的錯誤響應。在本發明中，驅動電 機特別是指用于操縱關節或機器人的自由度的電機。在本發明的一種實施方式中，所述一 個或多個電機是電動機，特別是同步電動機、異步電動機或直流電動機。在下文中也將監控 稱為功能性（Funktionsfaehigkeit)監控。
[0021] 已選出的、待執行的錯誤響應可以是特定于電機的。在此在本發明中特別是可以 理解為：對機器人的至少一個電機的功能性進行監控，并根據這種監控選擇用于該電機的 錯誤響應并執行。在本發明的一種實施方式中，相應地對機器人的第一電機的功能性進行 監控，并根據該第一功能性監控選出用于第一電機的錯誤響應并執行，并特別是并行地和/ 或獨立地對機器人的第二電機的功能性進行監控，并根據該第二功能性監控選出用于第二 電機的錯誤響應并執行。
[0022] 已經選出并等待執行的錯誤響應同樣也可以是關于機器人整體的。對此在本發明 中特別是可以理解為：對機器人的一個或多個、尤其是全部的（驅動）電機進行監控，并根 據該整體的功能性監控選出用于所有電機、特別是所有驅動電機的錯誤響應并執行。
[0023] 根據本發明的這一方面，在本發明的一種實施方式中，優選可以與情景相適應地 (situationsangepasst)執行可用的、相應優選的錯誤響應。特別是當和/或一旦電機主動 式錯誤響應（例如STOP 1，ST0P 2,柔性調節或后退運動）所需的電機充分運行時，可以執 行這種電機主動式錯誤響應。否則可以特別是執行其它不需要該電機的主動式錯誤響應或 電機被動式錯誤響應。因此，特別有利的是不再需要提前設定不夠有利的錯誤響應，因為不 能確保電機的可靠性。
[0024] 在本發明的一種實施方式中，可以提前或者在執行錯誤響應之前預先選擇錯誤響 應。特別是可以持久地或定期地對功能性進行監控，并在此基礎上預先選擇錯誤響應，當這 種錯誤響應已經選出并且當根據對機器人的監控而需要這種錯誤響應時，其可以被無延遲 地執行。例如，在機器人的電機充分運行期間可以預先選擇STOP 1。如果確定至少有一個 電機是不可運轉的，則預先選擇STOP 0。在本發明的一種實施方式中，通過這種方式可以通 過機器人監控無延遲地激發或執行各個最好的、可用的錯誤響應。
[0025] 附加地或替代地可以在執行錯誤響應期間選擇、特別是改變或它替換錯誤響應。 例如，可以首先（預先）選擇STOP 1并執行。如果在執行STOP 1期間能夠確定至少有一 個電機不再運轉，則例如變換到STOP 0并繼續執行STOP 0。
[0026] 在本發明的一種實施方式中，為了對電機的功能性進行監控，特別是通過確 定裝置來確定電機的一個或多個參數，并特別是通過比較裝置與預先給定的規范數值 (Spezifikation)進行比較。一個或多個、尤其是所有的參數特別可以是電磁參數，尤其是電 動機的一個或多個線圈的一維或多維電流值、電壓值、電阻值和/或磁鐵大小，特別是電機 的耦合通量（verketteter Fluss)和/或轉矩常數和/或電壓常數。為了能夠緊湊地進行說 明，在本發明中將純粹的電參數和特別是通過信號處理方法（例如過濾法、傅里葉分析和/ 或光譜分析）由這些電參數推導出的參數也稱為電磁參數。附加地或替代地，參數可以是 熱參數，特別是一維或多維的溫度參數。附加地或替代地，參數可以是電機的運動學參數， 特別是一維或多維的位置誤差（Positionsfehler)等。附加地或替代地，參數可以由殘值 (Residuen)推導得到，特別是通過將所檢測到的電機的輸出參數、尤其是電機位置、電機速 度、電機電流和/或電機輸出力矩與這些參數的期望值進行比較得到。
[0027] 在本發明的一種實施方式中，直接檢測這些參數中的一個或多個參數。同樣也可 以特別是利用參數識別方法、優選為在線參數識別方法和/或通過（干擾值（St0rgr0Ben ))觀察器和/或借助于所謂的奇偶方程（Parity-Equation)基于模型地檢測一個或多個參 數。例如，有故障的電機軸承可以通過觀察輸出轉矩來檢測得到。
[0028] 將一個或多個參數與預先給定的規范數值相比較。預先給定的規范數值可以是常 數，尤其是不可變的，在本發明的一種實施方式中，預先給定的規范數值包括電機的特性參 數（Kenngrofien )，例如轉矩常數、閑置電流消耗（Leerstromaufnahme，空轉電流消耗）、 軸承轉矩等。預先給定的規范數值同樣也可以是可變的，特別是在運行中或者在調試過程 中發生變化。因此，當機器人與其他的機器人或人員相配合時，可以適當地收緊規范數值， 因為此時關于停車的要求被提高了。
[0029] 電機的功能性可以通過一維或多維的連續的值給出，特別是通過一個或多個所確 定的參數與其規范數值、特別是標準值或標準范圍之間的差值、優選是標準化的差值給出。 同樣，功能性監控還可以包括對功能性的兩級或多級分類。因此，特別是如果或一旦所有確 定的參數都位于其規范數值之內，尤其是位于預先給定的容許范圍之內，則可以將電機分 類為（完全）有效運轉的。如果或一旦至少一個參數、特別是作為預先給定的決定性的參 數位于其規范數值之外，則可以將電機分類為不能有效運轉的或有故障的。相應地在本發 明的一種實施方式中，當（任意）一個參數位于其規范數值之外時，就足以將電機分類為有 故障的。相反在本發明的另一種實施方式中，只要至少所有主要的預先給定的參數位于它 們的規范數值之內，就可以將電機分類為有效運轉的。
[0030] 在本發明的一種擴展方案中，這種"有效運轉"或"不能有效運轉"的兩級分類可 以細化為三級或更多級的分類。因此，如果或一旦所有的或至少所有預先給定的決定性的 參數位于它們的預先給定的規范數值之外，但是仍然位于預先給定的其它規范數值之內， 則可以特別是將電機分類為有限有效運轉的。
[0031] 這使得在本發明的一種實施方式中，能夠對錯誤響應進行差異化選擇。在本發明 的一種實施方式中，在對機器人進行速度監控時，如果電機被分類為完全或至少是有限地 有效運轉，則可以選擇STOP 2,因為在這里利用有限的有效運轉通常就足以降低電機制動； 如果至少一個電機被分類為不能有效運轉的，則選擇STOP 0。反之，在本發明的一種實施方 式中，在進行工作空間監控時（在這種監控中，對于機器人在監控條件下的停車存在較高 的要求），如果電機被分類為完全有效運轉的，則選擇STOP 2 ;如果至少一個電機被分類為 只能有限地有效運轉或是不能有效運轉的，則選擇STOP 0。
[0032] 機器人監控和功能性監控可以至少部分地同時發生或者通過同一監控裝置執行。 例如，對關節力的監控可以一方面在碰撞監控中根據計劃外的力變化過程、特別是力的快 速升高識別出機器人與其周圍環境的碰撞。另一方面，對關節力的監控例如可以通過力的 緩慢、連續地上升而識別出逐漸增大的軸承摩擦等，這些會損害電機的功能性。
[0033] 附加地或替代地，可以根據功能性監控和機器人監控為機器人的一個或多個、尤 其是全部的電機，特別是驅動電機選擇待執行的錯誤響應。因此，機器人監控例如可以包括 碰撞監控或碰撞識別和停車監控，當碰撞識別起反應時選擇電機主動式錯誤響應，當停車 監控起反應時選擇電機被動式錯誤響應。除了功能性監控之外，還可以為碰撞識別（提前） 選擇電機被動式錯誤響應，或者在電機主動式錯誤響應由于電機的功能性不足是不可能的 或者不是有利的情況下將其替換為電機被動式錯誤響應。
[0034] 根據本發明的另一方面，特別是通過用于監控機器人的至少一個電機的輸出參數 的監控裝置來監控機器人的一個或多個、尤其是全部的電機，特別是驅動電機的一維或多 維輸出參數，特別是通過選擇裝置并根據所述對機器人的一個或多個電機的輸出參數的監 控為機器人的一個或多個、尤其是全部的電機，特別是驅動電機選擇待執行的錯誤響應，特 別是從電機主動式錯誤響應變換為電機被動式錯誤響應。在下文中也將這種監控稱為輸出 參數監控。在本發明的一種實施方式中，這種監控可以與前面所述的功能性監控組合使用。 [0035] 在本發明的一種實施方式中，電機的輸出參數可以包括電機施加在機器人的關 節軸上的力，尤其是反平行的力偶或轉矩，特別是電機施加在機器人的關節軸上的力，尤 其是反平行的力偶或轉矩，特別是轉矩，其可以在電機的從動軸或與從動軸相連接的傳動 裝置上檢測得到，和/或特別是根據檢測到的電機電流和電機特性參數、尤其是轉矩常數 計算得到。附加地或替代地，輸出參數可以包括上述參數的（時間）積分值，尤其是作業 (Arbeit)和/或性能。
[0036] 為了更緊湊地進行說明，將力或其所決定的參數、特別是電機電流與預先給定的 額定力或由額定力所決定的額定參數的差也稱為力。相應地在本發明的一種實施方式中， 電機的輸出參數可以包括實際力與預先給定的額定力的差，尤其是包括轉矩調節誤差或轉 矩隨動誤差（Drehmomentregel-bzw. - schleppfehler)和/或電機電流調節誤差或電機電 流隨動誤差（Motorstromregel-bzw. - schleppfehler)，特別是實際力與預先給定的額定 力的差，尤其是轉矩調節誤差或轉矩隨動誤差和/或電機電流調節誤差或電機電流隨動誤 差。
[0037] 如上所述，電機主動式錯誤響應，例如STOP 1或STOP 2,特別是在進入所謂的斜 坡制動時是有利的，通過這種斜坡制動能夠使得機器人的一個或多個電機發生預先給定的 減速。迄今為止對于對這種斜坡制動（Bremsrampe)的保持是按照企業內部的實際情況， 通過對位置變化過程或速度變化過程的監控來監控的。根據本發明的這一方面，如果替代 地或附加地還對被制動的一個或多個電機的輸出參數進行監控，則在此能夠提前識別出錯 誤。由于在位置監控或速度監控期間只能在機器人的慣性發生的反應中識別出有錯誤的制 動轉矩，并且此外還必須魯棒地相對于動態反應力矩、特別是加速力矩和重力力矩以及外 部的干擾力矩進行平衡，因此輸出參數監控本身已經監控了這種制動轉矩，并因此能夠例 如迅速地切換到STOP 0。在本發明的一種擴展方案中，為此可以代替在機器人控制中直接 在特別是電機的功率電子器件的電機控制或關節控制中執行這種輸出參數監控。
[0038] 根據本發明的另一個可以與前面所述的一個或多個方面相結合的方面，機器人的 一個或多個、尤其是全部的（驅動）電機在正常運行中可以由第一控制裝置來控制，而在錯 誤響應中則由不同于第一控制裝置的第二控制裝置來控制，在本發明的一種實施方式中， 該第二控制裝置以安全技術實現。在本發明的意義下，以安全技術實現的控制裝置特別可 以是冗余的、多樣的和/或故障保護的，或者至少與EN 954-1的控制類別2相符。
[0039] 根據企業內部的實際情況，（驅動）電機可以非安全技術進行控制，并僅以安全技 術實行監控。通過如上所述的根據電機主動式錯誤響應來監控電機，可以在需要時切換為 電機被動式錯誤響應。根據本發明的這一方面，附加地或替代地還可以通過特別是電機主 動式錯誤響應使以安全技術實現的第二控制裝置負責對電機的控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0040] 以下結合附圖和實施方式對本發明的其他優點和特征進行描述。為此，圖中以局 部剖切的方式不出：
[0041] 圖1 :根據本發明的實施方式的具有多個驅動電機和一個控制裝置的機器人；和
[0042] 圖2 :根據本發明的一種實施方式的、用于控制如圖1所示機器人的方法。
[0043] 其中，附圖標記說明如下：
[0044] 1 機器人
[0045] Ll 驅動電機
[0046] 2 控制柜（控制裝置）
[0047] 10 功能性監控裝置
[0048] 11 確定裝置
[0049] 12 比較裝置
[0050] 20 機器人監控裝置
[0051] 30 錯誤響應裝置（第二控制裝置）
[0052] 40 選擇裝置
[0053] 50 第一控制裝置
[0054] S1-S4方法步驟。
【具體實施方式】
[0055] 圖1示出了機器人1，其具有多個驅動電機和根據本發明的一種實施方式的、位于 控制柜中的機器人控制器形式的控制裝置2,圖2示出了根據本發明的一種實施方式的用 于控制機器人的方法，該方法由控制裝置2執行。
[0056] 為清楚起見，下面只借助機器人的驅動電機I. 1對控制裝置和方法進行說明，所 述實施方式也同樣適用于其他的驅動電機。
[0057] 用于控制的控制裝置具有以硬件技術和/或軟件技術實現的用于監控機器人的 機器人監控裝置20,用于監控機器人的電機I. 1以及其他驅動電機的功能性和輸出參數的 功能性監控裝置10,用于執行在通過機器人監控裝置20對機器人進行監控的基礎上從多 個預先給定的錯誤響應中所選出的錯誤響應的錯誤響應裝置30和用于根據對機器人的電 機的功能性和輸出參數的監控選擇錯誤響應的選擇裝置40,在此，該控制裝置被設計用于 執行如圖2所示的方法。
[0058] 在正常運行中，利用以非安全技術實現的第一控制裝置50來控制機器人的驅動 電機。例如，第一控制裝置50具有與驅動電機的電機控制相關的位置誤差或者與驅動電機 的功率電子器件相關的電流誤差，如圖1中以定向通訊箭頭所示的。
[0059] 在步驟Sl中，機器人監控裝置20監控機器人，例如檢測驅動電機的電流、位置、速 度和/或轉矩。機器人監控裝置20可以特別是通過比較預先給定的速度邊界值和檢測到 的速度，必要時也可以變換到特定于機器人的參照系，來執行速度監控。附加地或替代地， 機器人監控裝置20可以通過將所檢測到的轉矩與預先給定的轉矩邊界值相比較來執行碰 撞監控。
[0060] 在步驟S2中，功能性監控裝置10監控驅動電機的輸出參數。為此，如圖1中的相 關聯的通訊箭頭所示，例如可以直接檢測驅動電機的轉矩。同樣地可以檢測電流并將電流 轉換成輸出轉矩。
[0061] 附加地，功能性監控裝置10在步驟S2中監控驅動電機的功能性。由此，例如可以 根據檢測到的位置、速度、電壓、電流和/或轉矩，通過參數識別來確定功能性，如果所檢測 到的參數（例如轉矩常數）位于規范數值之內，則可以將各個電機分類為完全有效運轉的。 如果該參數位于其規范數值之外，但仍位于其他的規范數值之內，則功能性監控裝置10在 步驟S2中將相應的電機分類為有限有效運轉的。如果至少一個參數也位于其他的規范數 值之外，則功能性監控裝置10在步驟S2中將相應的電機分類為不能有效運轉的或有故障 的。
[0062] 功能性監控裝置10將該分類傳輸給選擇裝置40,選擇裝置40在步驟S3中根據該 分類從多個錯誤響應中選出其中一個。如圖1和圖2中相應的箭頭所示，選擇裝置40在此 還可以根據通過機器人監控裝置20所進行的監控來選擇錯誤響應。
[0063] 在該實施方式中，多個可選擇的錯誤響應包括STOP 0、ST0P 1、ST0P2、驅動電機的 柔性調節和反向駛過預先給定并在之前已經駛過的軌跡的后退運動。
[0064] 在該實施方式中，如果功能性監控裝置10確定所有的驅動電機是完全有效運轉 的或者至少是有限有效運轉的，則選擇裝置40在步驟S3中針對速度監控選擇STOP 2,否則 選擇STOP 0。對于碰撞監控，如果功能性監控裝置10確定所有的驅動電機是完全有效運轉 的，則選擇裝置40在步驟S3中選擇柔性調節，否則選擇STOP 0。
[0065] 現在，如果在功能性監控裝置10確定所有的驅動電機是完全有效運轉的或者至 少是有限有效運轉時速度監控發出響應，則錯誤響應裝置30將在步驟S4中執行提前選擇 的STOP 2。通過這種方式可以使機器人在很小機械和電機負荷的情況下被保持軌跡地制 動。
[0066] 在此，功能性監控裝置10還另外監控輸出轉矩和功能性。
[0067] 如果在此所監控的由驅動電機施加的轉矩過小和/或該轉矩與額定轉矩的差異 過大，則選擇裝置40變換為STOP 0,即從現在起選擇STOP 0作為錯誤響應（步驟S3)。相 應地，錯誤響應裝置30在步驟S4中無延遲地并因此比基于位置的斜坡制動監控更快地切 換為STOP 0。
[0068] 在功能性監控裝置10確定有至少一個驅動電機是有故障的情況下，即不是完全 有效運轉的或者是至少有限有效運轉的，選擇裝置40也變換到STOP 0。通過這種方式，只 要驅動電機充分地有效運轉，就優選執行STOP 2,并且只或僅在至少一個電機發生故障時 才過渡到STOP 0。
[0069] 如果在功能性監控裝置10確定所有的驅動電機是完全有效運轉時碰撞監控發出 響應，則錯誤響應裝置30在步驟S4中執行提前選擇的柔性調節。通過這種方式可以將機 器人施加在碰撞對象（Kollisionspartner)上的力降至最低。
[0070] 但是，如果功能性監控裝置10確定有至少一個驅動電機不是完全有效運轉的，即 有故障的，或者只是有限有效運轉的，則選擇裝置40變換為ST0P0。通過這種方式，只要驅 動電機充分地有效運轉，就優選執行柔性調節，并且只或僅在至少一個電機受到限制時才 過渡到STOP 0。
[0071] 錯誤響應裝置30以安全技術實現，并因此起到了用于在錯誤響應中控制驅動電 機的第二控制裝置的作用。如圖1所示，該安全控制裝置負責在機器人監控發生響應時控 制驅動電機。通過這種方式，可以在正常運行中通過第一控制裝置50控制機器人，并在錯 誤響應時通過第二控制裝置或錯誤響應裝置30控制機器人。
[0072] 如圖1所示，功能性監控裝置10具有用于確定前面所述的驅動電機的參數的確定 裝置11和用于將該參數與預先給定的規范數值進行比較的比較裝置12。如前所述，確定裝 置11例如確定了以驅動電機1. 1示例性示出的驅動電機的輸出轉矩，并將其與預先給定的 轉矩邊界值或轉矩變化過程進行比較。
【權利要求】
1. 一種用于控制機器人（1)的方法，具有以下步驟： 監控所述機器人（1)(S1);以及 根據對所述機器人的監控執行從多個預先給定的錯誤響應中選出的錯誤響應（S4); 其特征在于，根據對功能性的監控（S2)和/或對所述機器人的至少一個電機（1. 1)的 輸出參數的監控來選擇所述錯誤響應（S3)。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個預先給定的錯誤響應包括至少一 個電機主動式錯誤響應、特別是隨后與電源分離或不與電源分離的電機制動，柔性調節和/ 或后退運動，和至少一個電機被動式錯誤響應、特別是在沒有電機制動的情況下無延遲地 斷開電源。
3. 如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在正常運行中通過第一控制裝置（50) 控制所述電機，在錯誤響應時通過與所述第一控制裝置（50)不同的第二控制裝置（30)控 制所述電機。
4. 如前面任一項權利要求所述的方法，其特征在于，所述對功能性的監控包括對功能 性的至少兩級，特別是至少為三級的分類。
5. 如前面任一項權利要求所述的方法，其特征在于，為了監控功能性，確定所述電機 的至少一個參數，特別是電磁參數、熱參數或運動學參數，并與預先給定的規范數值進行比 較。
6. 如前面任一項權利要求所述的方法，其特征在于，在執行所述錯誤響應之前和/或 期間選擇所述錯誤響應。
7. 如前面任一項權利要求所述的方法，其特征在于，所述輸出參數包括力、特別是轉矩 和/或它們的積分值，特別是作業和/或性能。
8. -種用于控制機器人（1)的控制裝置（2)，具有： 用于監控所述機器人的監控裝置（20); 用于監控所述機器人的至少一個電機（1. 1)的功能性和/或輸出參數的監控裝置 (10); 用于根據對所述機器人的監控執行從多個預先給定的錯誤響應中選出的錯誤響應的 錯誤響應裝置（30);和 選擇裝置（40)，用于根據對所述機器人的至少一個電機（1. 1)的功能性和/或輸出參 數的監控來選擇所述錯誤響應，其中，所述控制裝置被設計用于執行如前面任一項權利要 求所述的方法。
9. 如權利要求8所述的控制裝置，其特征在于，在正常運行中通過第一控制裝置（50) 控制所述電機，在錯誤響應時通過與該第一控制裝置不同的第二控制裝置（30)控制所述 電機。
10. 如權利要求8或9所述的控制裝置，其特征在于，用于監控功能性的所述監控裝置 具有用于確定所述電機的至少一個參數、特別是電磁參數、熱參數或者運動學參數的確定 裝置（11)和用于將所述參數與預先給定的規范數值進行比較的比較裝置（12)。
11. 如權利要求8至10中任一項所述的控制裝置，其特征在于，所述輸出參數包括力、 特別是轉矩和/或它們的積分值，特別是作業和/或性能。
12. -種機器人（1)，具有多個、特別是至少六個驅動電機（1. 1)和如權利要求8至11 中任一項所述的、用于控制所述驅動電機的控制裝置。
13. -種具有程序代碼的計算機程序產品，所述程序代碼存儲在計算機可讀的介質上， 該計算機程序產品用于執行如前面任一項權利要求所述的方法。
【文檔編號】B25J19/02GK104416582SQ201410412385
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月20日 優先權日:2013年8月20日
【發明者】馬克-瓦爾特·厄貝爾勒, 哈特穆特·凱爾 申請人:庫卡實驗儀器有限公司