全球领先协作机器人技术大揭秘

益群网 2019-09-09 14:09:27

一、协作机器人控制方案:

人机协作的安全控制方案无非两种,一种是基于外部监控的外部控制系统方案,另一种则是基于机器人本体设计的内部控制系统方案。

(1)区域监控方案:激光距离传感器安全光幕

大部分情况下,人类与机器人协同工作时,都要在机器人或者其所在的环境中安装激光距离传感器等,用于监控机器人的整个工作区域。

(2)轻量型设计方案:机器人本体轻量化

轻量型设计也是人机协作安全的一个可行方案,通过减轻机器人的机身重量,可以有效地降低其对人体的冲击,从而确保人机协作的安全。

(3)“本质安全”方案:弹性驱动系统

Rethink Robotiecs公司的Baxter采用弹性驱动,相比于刚性驱动,弹性驱动更加符合安全要求,就像被弹簧弹中和被硬物击中的差别一样、核心技术为串联弹性驱动器(SEA),SEA包括一台电机、一个齿轮箱和一个弹簧SEA的工作方式是通过测量弹簧的压缩量来控制力的输出,对于弹簧压缩量的测量就是一个力传感器。

(4)力受限方案:运动控制系统

对于力受限的协同机器人进行风险评估时,如果机器人调试到合理的力量和速度,潜在伤害的严重程度可以降低。

例如Universal Robots公司的UR机器人,其专利传感器技术帮助其实现功率和力的限制功能。机器人知道使用多少力就足以提起负载并移动它,当它发现移动过程中所需的力矩或者力过高,例如在发生碰撞事故时,机器人手臂就会安全关断不会造成伤害事故。

二、各家协作机器人技术解剖

作为未来机器人的发展方向, 协同作业机器人领域竞争者越来越多。各企业都通过硬件或者软件,抑或两者兼备的方式确保其系统能够实现人机协同作业。然而,不同的企业在实现人机协作的安全性技术上也有不同。

1.发那科:双重防碰撞安全检测技术

FANUC独有的双重安全检测功能(英文全称Dual Check Safety,简称DCS),为FANUC软件的安全功能,由双CPU驱动双链急停电路实现数据交换和结果检查,可在机器人周边实现虚拟区域检测和速度检测等功能。

此功能可在人机作业的环境中,在机器人周边构成一个虚拟的安全作业区域,当人员进入到此区域且发经由传感器发出讯号时,机器人暂停当前的工作,进而达到保护人员,避免受到伤害的情况。

当机器人在运作时,四周不需要安全围栏,在无外界干预时机器人全速运行,信号灯以绿色表示;当人员进入预警区时,机器人速度减慢,信号灯显示黄色;当人员进入危险区,会对人员造成伤害时,机器人紧急停止,信号灯以红色表示。

同时,DCS还能提供安全总线功能,DCS是一种符合SIL认证的安全功能,以总线形式连接(包括:Ethnernet IP以太网模块、Devicenet模块、Profinet模块),线路简单且安全。

2.优傲:专利传感器和软件技术

优傲的UR系列机器人重量只有18kg,其专利传感器技术帮助其实现功率和力的限制功能。UR机器人能够监控电机的电流和编码器的位置,通过电流和位置数据,推算出力。

UR机器人知道使用多少力就足以提起负载并移动它,当它发现移动过程中所需的力矩或者力过高,例如在发生碰撞事故时控制,机器人手臂就会安全关断不会造成伤害事故。此外,UR系列机器人的控制系统有冗余设置,所以任何危险失效都会使机器人在安全状态下停机。