檢測裝置和檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及具有方法和裝置獨立權利要求前序部分中的特征的一種檢測裝置和 一種檢測方法。
【背景技術】
[0002] 在現代的工作裝置下，人可W與工業機器人、特別是觸覺機器人合作或協作。運被 稱作人機合作或人機協作(M服）。在此，在使用在邊界上觸碰作用的保護措施的情況下，人 體與工業機器人或者說工業機器人的處理工具之間的觸碰接觸是允許的。適用于此的觸覺 關節臂工業機器人例如由專利文獻DE 10 2007 063 099 A1、DE 10 2007 014 023 A巧郵E 10 2007 028 758 B4可知。
[0003] 在MRK中，并且在使用觸碰作用的保護措施時，遵守確定的邊界值，所述邊界值關 于荷載方式是不同的，并且運些邊界值也取決于人、特別是工人的設及到的身體區域。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是改進用于MRK的保護技術。
[0005] 本發明利用在方法和裝置獨立權利要求中所述特征來解決該目的。請求保護的檢 測技術、特別是檢測裝置和檢測方法能夠實現在測量技術上接近現實地檢測在過程中可能 地作用到人體上的機器人誘導的負載。運些負載是機械負載、特別是力，它們由工業機器人 或工業機器人的處理工具在現實過程中在碰撞時施加到人體上或在人體上起作用。在此情 況下，工業機器人或其處理工具的對于碰撞和傷害而言關系重大的特點（例如發生碰撞的 機器人區域或工具區域的銳棱形狀或尖銳形狀)可W在檢測中被考慮到。
[0006] 請求保護的檢測技術允許在設計Μ服工作裝置和特別是適宜MRK的工業機器人時 對保護措施進行優化。該設計可W針對在觸碰情況下被檢測到的且符合實際過程條件的身 體負載。因此，該設計比基于假設的設計更精確。
[0007] 另一方面，該設計可W關于工作裝置的和工業機器人的工作能力、特別是關于一 個（多個)機器人速度被優化。檢測技術也可W被用于校準屬于適宜Μ服的工業機器人的或 集成到該工業機器人中的傳感裝置。此外可W確認和證明所述工作裝置的和所述工業機器 人的Μ服適宜性。
[000引與人體的觸碰接觸可W按照兩種荷載方式來區分，即按照產生的沖撞力和產生的 夾緊和擠壓力。沖撞力是動態力，所述動態力在與人體接觸時在第一力沖量中被傳遞(頂 峰）。所述夾緊和擠壓力是靜態力，所述靜態力在第一力沖量之后保持。用于每個荷載方式 的力邊界值被規定為用于在身體模型中的各個身體區域。利用請求保護的檢測技術可W確 保，在開發Μ服工作裝置和適宜Μ服的工業機器人中遵守運些特定的力邊界值。
[0009]請求保護的檢測技術的優點在于，測量裝置能夠在人與機器人發生碰撞時實現對 碰撞力接近現實的測量。所述測量裝置可W通過定位裝置在過程上和實踐上合適地進行定 位和取向。該測量裝置由此可W模擬工人的設及到的并且待檢驗的身體區域。運是過程真 實的模擬。
[0010] 所述檢測技術還可W適配待保護的身體部分在碰撞情況下的反應。運特別是設及 到該身體部分在碰撞情況下的彈黃特性W及可能地緩沖特性。由此可W實現對在碰撞情況 下產生的負載、特別是碰撞力進行特別接近現實的檢測。此外可W在工作裝置或工業機器 人的實際程序進程中實現對沖撞力W及夾緊和擠壓力的測量。
[0011] 優選地，在請求保護的工作裝置中，使用適宜用于人機合作(縮寫為Μ服)的工業機 器人。優選該工業機器人具有一個或多個柔性的機器人軸。所述一個(多個)機器人軸可W 具有柔性調節器。所述柔性調節器可W被不同地設計，并產生不同的柔性特性。該柔性特性 例如可W是主動或被動地構造的、本身固有的柔性特性。該柔性特性也可W是純的彈黃功 能。工業機器人的Μ服適宜性可W替代地W另外的方式，例如通過外部的傳感裝置或工作空 間監控器來實現。
[0012]在從屬權利要求中記載了本發明的其它有利的設計方案。
【附圖說明】
[oou]本發明在附圖中示例性并示意性地示出。其中具體示出：
[0014] 圖1:在示意性側視圖中示出了具有適宜MRK的工業機器人、工人和用于碰撞負載 的檢測裝置的工作站，
[0015] 圖2和圖3:圖1的檢測裝置的不同的立體圖，
[0016] 圖4和圖5: W不同的視圖示出了圖1至圖3的檢測裝置的測量裝置，
[0017] 圖6和圖7: W立體圖和側視圖示出了圖2至圖5的現慢裝置的一種變型方案，W及 [001引圖8:適宜Μ服的觸覺機器人。
【具體實施方式】
[0019] 本發明設及用于機器人誘導的負載、特別是力的一種檢測裝置(2)和一種檢測方 法，運些負載可W在工作過程中在觸碰接觸時作用到工人（14)的身體上。本發明還設及一 種具有工業機器人(3)和檢測裝置(2)的工作裝置(1)。
[0020] 工作裝置（1)具有至少一個多軸并且可編程的工業機器人(3)，該工業機器人優選 被構造為觸覺機器人，并且承載處理工具(4)并使其運動。下面對工業機器人(3)的在圖8中 示出的優選實施方式進行說明。
[0021] 工業機器人(3)利用其工具(4)在未示出的工件上實施一過程。該過程和處理工具 (4)可W任意構造。在所示出的實施例中設及接合過程、特別是裝配過程，在此，所述處理工 具(4)被構造為抓具。其他替代的過程是利用焊接、粘接、針焊等接合操作進行的其他的接 合過程、施涂過程、改造過程等。處理工具(4)還可W具有一個或多個自己的運動軸和驅動 器。
[0022] 所述工作裝置(1)被構造為用于與工人(14)人機合作或人機協作(縮寫為MRK)，該 工人的一個或多個身體部分會進入工業機器人(3)的工作區域中。在此，在工業機器人(3) 或者說處理工具(4)與工人(14)之間可能存在觸碰接觸，在此，對于所設及的身體部分會產 生機械負載。一方面，運些負載、特別是產生的力應當被影響，W用于避免或限制傷害，而另 一方面，工作裝置(1)的和其工業機器人(3)的工作能力應當盡可能高。
[0023] 在設計所述工作裝置或所述工業機器人(3)和待執行的過程或機器人編程時，機 器人運動和特別是在此產生的機器人速度一方面被選擇為盡可能高，而另一方面，在與工 人(14)身體接觸時由此而產生的負載被限制至允許的邊界值。對于分別設及的身體區域標 準的邊界值可W從一身體模型中獲取。
[0024] 利用該檢測裝置(2)來模擬運種身體接觸，其中，在此產生的機械負載、特別是作 用的力被測量、評價并與預設的邊界值進行比較。所述設計和編程可W根據比較結果來優 化。
[0025] 在現實的過程條件下實現負載檢測，其中，工業機器人(3)沿著它的被編程的軌跡 運動并W它的處理工具(4)或另一機器人部分上的碰撞部位（13)與檢測裝置(2)觸碰接觸 或碰撞。例如根據圖1，所述碰撞部位(13)位于處理工具(4)的邊沿上。
[00%] 在此產生的負載也取決于碰撞部位(13)的形狀，其中，與純的碰撞部位(13)相比， 尖銳的或鋒利的觸碰部位(13)會導致更強的負載和更高的傷害風險。通過機器人編程可W 檢測到，工業機器人(3)或處理工具(4)上的所述碰撞部位（13)設置在哪里并且其具有什么 樣的形狀。運會相應地影響到邊界值比較。
[0027] 檢測裝置(2)配備有評價單元(29)，通過信號連接件（18)、例如電信號管線，還可 W將工業機器人(3)的機器人控制器（12)連接到所述評價單元上。所述評價單元（29)可W 是單獨的評價裝置。替代地或附加地，該評價單元也可W構造為軟件模塊，并被實施到外部 的評價或控制裝置、特別是機器人控制器(12)中。
[0028] 所述評價單元(29)或所述控制器(12)可W實施對測量信號的評價，并且根據需要 還實施與預設的邊界值的比較，運些預設的邊界值來自于根據需要存儲在評價單元(29)或 控制器（12)中的身體模型中。借助于邊界值比較對運動編程和特別是在危險和碰撞區域中 的被編程的機器人速度的優化，可W手動地由操作者或編程人員來進行。也可W利用相應 的軟件使該優化自動化。
[0029] 在圖1中示意性示出、且在圖2至7中W兩個變型方案詳細示出的檢測裝置(2)具有 用于檢測機器人誘導的負載、特別是產生的力的測量裝置（16)，W及用于在工業機器人(3) 的工作區域中對所述測量裝置（16