多轴机器人的控制方法及执行所述方法的机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多轴机器人的控制方法，及一种执行所述控制方法的机器人。
【背景技术】
[0002]众所周知，多轴机器人可通过其具有控制信号的电机的可变转向驱动来控制，所述控制信号由决定机器人轨道的计算单元产生。机器人的每个轴的电机都设置有电磁制动器，当在程序设定的轨道上的动作被控停止后，计算单元就会驱动所述电磁制动器来锁定机器人的动作，从而确保使用者和装置的安全性，机器人一旦停止，计算单元就会切断电机转矩。美国专利US-A-2002/0084766公开了通过给机器人设置可变驱动从而控制每个电机各相的电力供电。每个可变驱动都包括桥接电路，该桥接电路包括装有三个可切换开关的上分支，上分支的每个开关都与阳总线和电机其中一相连接，还包括装有三个附加可控开关的下分支，下分支每个开关都与阴总线和电机的一相连接。
[0003]为了能够实现紧急停止，专利US-A-2002/0084766所公开的可变驱动包含一种安全转矩关断功能，该功能被触发后可用于阻止开关转换。当可变驱动桥接电路两个分支的开关的所有命令取消时，该功能会被触发。当可变驱动同时切断桥接电路的两个分支的开关的电力供电时，会产生冗余，从而提高安全性，这是因为即使有错误发生导致桥的一个分支被错误供电，转矩也会被切断。
[0004]此外，所述可变驱动可以实现电制动，而这可以通过对想要制动的电机的相进行短路来实现，例如，通过关闭桥的一分支的所有开关。所述电制动功能可以用于手动安全地移动受重力作用的所述机器人的可移动部分，这是因为当所述移动部分因其自重被向下驱动时所述制动对所述可移动部分的加速度进行限制。
[0005]当紧急停止被触发时，用户需要释放制动来移动机器人的可移动部位，此时因为重力的作用，所述部位会有加速和失控的风险，这是有危险的。
[0006]因此需要停用在桥一分支上的安全转矩关断功能来使得所述电制动被触发，从而再次触发命令开关来将他们关闭。但是因为其中一个分支的所有开关都不再处于停用状态，那么被安全转矩关断功能引入的冗余此时被限制，因此不利于提高安全等级。关于工业机器人的标准ISO 10218-1要求的安全等级为SIL 2，且要求紧急停止功能的冗余，这些安全要求此时并不满足。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题在于:现有技术中的机器人即使在应对紧急停止的情况时，可以通过关闭转矩关断功能来实现电制动，但是仍然具有较低安全等级。
[0008]为解决上述问题，本发明提出一种多轴机器人的控制方法及执行所述方法的机器人，包括一种允许有效转向的简单结构，确保了在实施标准中定义的高安全等级，特别指标准 IEC 61508。
[0009]为实现上述目的，本发明涉及一种多轴机器人电机制动的控制方法，所述机器人包括:
[0010]机械臂，所述机械臂包括至少两个自由度，每个自由度分别与电机、用于测量自由度移动信息的传感器以及用于锁定自由度制动器相关联；
[0011]制动器接口单元，用于控制对所述制动器的供电；
[0012]中央处理单元，用于执行控制机械臂的程序和确定及发送位置指令；
[0013]可变驱动器，适于基于位置指令及移动信息产生电机的相电源电流，且具有电机转矩关断功能；
[0014]安全系统，适于分析移动信息、控制所述制动器及控制所述电机的转矩关断功會K ;
[0015]所述方法包括如下步骤:
[0016]6a)选择电机，
[0017]6b)通过所选电机来触发电制动功能，
[0018]6c)打开与所述电机相关联的制动器，
[0019]6d)当电机执行电制动功能时，将与所选电机关联的传感器所传递的所述移动信息与预设的阈值进行对比，
[0020]6e)当所述移动信息超出所述阈值时，关闭与所选电机关联的所述制动器。
[0021]安全系统与可变驱动器相连接，用于执行转矩关断功能，也与释放电机制动器的系统相连，用于确保可控安全制动的安全性。安全系统也与提供位置、速度和/或加速度的传感器安全连接，也就是说，依照安全准则连接。因此，为了执行紧急停止与制动功能，无需在可变驱动器中安装特定的电子部部件。
[0022]作为本发明另一种实施方式，上述方法可以包含如下一个或多个特征，可以是单独的或在技术上可行的情况下进行组合:
[0023]所述移动信息包括位置、速度和/或加速度，且在步骤6d)中，所述移动信息与同类阈值进行对比。
[0024]在步骤6a)之前进一步包括步骤2)，所述步骤2)包括触发所述电机的安全转矩关断功能。
[0025]当所述机器人面临对所选电机的某相错误供电的故障时，操作者此时将拥有双重安全保护。此外，所述安全等级等同于双重转矩关断的安全等级，因为在步骤6d)和6e)中通过对移动信息的监测，在桥接电路的一个支路发生故障后，检测到转矩过早恢复。
[0026]上述方法还包括步骤5)，包括触发确认部件，所述确认部件的停用会导致与所选电机关联的制动器被关闭，并导致所选电机的转矩关断。
[0027]所述确认部件允许操作者安全干涉，因为它在整个制动的开启阶段必须保持触发状态，停用确认部件使操作者处于安全环境，而后关闭制动以及安全的关断电机转矩。
[0028]步骤6a)由与所述中央处理单元连接的人工指令单元执行。
[0029]步骤6a)由与所述安全系统连接的所述制动器的人工指令单元执行。
[0030]步骤6b)、6c)、6d)和6e)由所述安全系统执行。
[0031]当步骤6b)触发电制动功能时，由于所述机械臂的移动在电机短路状态的绕组中产生了反电动势，所选电机会执行电制动功能。
[0032]本发明还涉及一种执行多轴机器人电机制动控制方法的机器人，所述机器人包括:
[0033]机械臂，所述机械臂包括至少两个自由度，每个分别与电机、用于测量自由度的移动信息传感器以及用于锁定自由度的制动器相关联；
[0034]制动器接口单元，用于控制对制动器的供电；
[0035]中央处理单元，用于执行控制机械臂的程序和确定及发送自由度的位置指令；
[0036]可变驱动器，适于基于位置指令及移动信息来产生所述电机的相电流，且具有电机转矩关断功能；
[0037]安全系统，适于分析移动信息、控制制动器及控制电机的转矩关断功能。
[0038]所述机器人包括制动释放部件，所述制动释放部件与安全系统连接，且适于选择与将被开启的制动器关联的电机；所述安全系统适于通过所选电机来触发电制动功能，当电机执行电制动功能时，所述安全系统适于将与所选电机关联的传感器所传递的所述移动信息与预设的阈值进行对比，当移动信息超出阈值时，关闭与所选电机关联的制动器。
[0039]作为本发明的另一种实施方式，所述多轴机器人可以包含如下一个或多个特征，可以是单独的或是在技术上允许的情况下进行组合:
[0040]所述制动释放部件包括确认部件，所述确认部件的停用会导致与所选电机关联的制动器关闭。
[0041]所述确认部件允许操作者安全干涉，因为它在整个制动的开启阶段必须保持触发。
[0042]所述中央处理单元、所述可变驱动器和安全控制器被集合设置于柜子中且与机械臂分开设置，其中，所述安全控制器是所述安全系统的一部分。
[0043]所述安全系统包括所述制动器的接口单元。
[0044]当电机执行电制动功能时，所述接口单元适于将由与所选电机关联的传感器传递的移动信息和预设阈值进行对比，当移动信息超出阈值时，关闭与所选电机关联的制动器。
[0045]所述制动器释放部件为用于释放与制动器接口单元连接的所述制动器的壳体。
[0046]所述制动器的所述接口单元位于机械臂内。
[0047]本发明相对于现有技术具有如下技术效果:
[0048]1.一种多轴机器人电机制动的控