检测装置和检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及具有方法和装置独立权利要求前序部分中的特征的一种检测装置和 一种检测方法。
【背景技术】
[0002] 在现代的工作装置下，人可W与工业机器人、特别是触觉机器人合作或协作。运被 称作人机合作或人机协作(M服）。在此，在使用在边界上触碰作用的保护措施的情况下，人 体与工业机器人或者说工业机器人的处理工具之间的触碰接触是允许的。适用于此的触觉 关节臂工业机器人例如由专利文献DE 10 2007 063 099 A1、DE 10 2007 014 023 A巧邮E 10 2007 028 758 B4可知。
[0003] 在MRK中，并且在使用触碰作用的保护措施时，遵守确定的边界值，所述边界值关 于荷载方式是不同的，并且运些边界值也取决于人、特别是工人的设及到的身体区域。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是改进用于MRK的保护技术。
[0005] 本发明利用在方法和装置独立权利要求中所述特征来解决该目的。请求保护的检 测技术、特别是检测装置和检测方法能够实现在测量技术上接近现实地检测在过程中可能 地作用到人体上的机器人诱导的负载。运些负载是机械负载、特别是力，它们由工业机器人 或工业机器人的处理工具在现实过程中在碰撞时施加到人体上或在人体上起作用。在此情 况下，工业机器人或其处理工具的对于碰撞和伤害而言关系重大的特点（例如发生碰撞的 机器人区域或工具区域的锐棱形状或尖锐形状)可W在检测中被考虑到。
[0006] 请求保护的检测技术允许在设计Μ服工作装置和特别是适宜MRK的工业机器人时 对保护措施进行优化。该设计可W针对在触碰情况下被检测到的且符合实际过程条件的身 体负载。因此，该设计比基于假设的设计更精确。
[0007] 另一方面，该设计可W关于工作装置的和工业机器人的工作能力、特别是关于一 个（多个)机器人速度被优化。检测技术也可W被用于校准属于适宜Μ服的工业机器人的或 集成到该工业机器人中的传感装置。此外可W确认和证明所述工作装置的和所述工业机器 人的Μ服适宜性。
[000引与人体的触碰接触可W按照两种荷载方式来区分，即按照产生的冲撞力和产生的 夹紧和挤压力。冲撞力是动态力，所述动态力在与人体接触时在第一力冲量中被传递(顶 峰）。所述夹紧和挤压力是静态力，所述静态力在第一力冲量之后保持。用于每个荷载方式 的力边界值被规定为用于在身体模型中的各个身体区域。利用请求保护的检测技术可W确 保，在开发Μ服工作装置和适宜Μ服的工业机器人中遵守运些特定的力边界值。
[0009]请求保护的检测技术的优点在于，测量装置能够在人与机器人发生碰撞时实现对 碰撞力接近现实的测量。所述测量装置可W通过定位装置在过程上和实践上合适地进行定 位和取向。该测量装置由此可W模拟工人的设及到的并且待检验的身体区域。运是过程真 实的模拟。
[0010] 所述检测技术还可W适配待保护的身体部分在碰撞情况下的反应。运特别是设及 到该身体部分在碰撞情况下的弹黃特性W及可能地缓冲特性。由此可W实现对在碰撞情况 下产生的负载、特别是碰撞力进行特别接近现实的检测。此外可W在工作装置或工业机器 人的实际程序进程中实现对冲撞力W及夹紧和挤压力的测量。
[0011] 优选地，在请求保护的工作装置中，使用适宜用于人机合作(缩写为Μ服)的工业机 器人。优选该工业机器人具有一个或多个柔性的机器人轴。所述一个(多个)机器人轴可W 具有柔性调节器。所述柔性调节器可W被不同地设计，并产生不同的柔性特性。该柔性特性 例如可W是主动或被动地构造的、本身固有的柔性特性。该柔性特性也可W是纯的弹黃功 能。工业机器人的Μ服适宜性可W替代地W另外的方式，例如通过外部的传感装置或工作空 间监控器来实现。
[0012]在从属权利要求中记载了本发明的其它有利的设计方案。
【附图说明】
[oou]本发明在附图中示例性并示意性地示出。其中具体示出：
[0014] 图1:在示意性侧视图中示出了具有适宜MRK的工业机器人、工人和用于碰撞负载 的检测装置的工作站，
[0015] 图2和图3:图1的检测装置的不同的立体图，
[0016] 图4和图5: W不同的视图示出了图1至图3的检测装置的测量装置，
[0017] 图6和图7: W立体图和侧视图示出了图2至图5的现慢装置的一种变型方案，W及 [001引图8:适宜Μ服的触觉机器人。
【具体实施方式】
[0019] 本发明设及用于机器人诱导的负载、特别是力的一种检测装置(2)和一种检测方 法，运些负载可W在工作过程中在触碰接触时作用到工人（14)的身体上。本发明还设及一 种具有工业机器人(3)和检测装置(2)的工作装置(1)。
[0020] 工作装置（1)具有至少一个多轴并且可编程的工业机器人(3)，该工业机器人优选 被构造为触觉机器人，并且承载处理工具(4)并使其运动。下面对工业机器人(3)的在图8中 示出的优选实施方式进行说明。
[0021] 工业机器人(3)利用其工具(4)在未示出的工件上实施一过程。该过程和处理工具 (4)可W任意构造。在所示出的实施例中设及接合过程、特别是装配过程，在此，所述处理工 具(4)被构造为抓具。其他替代的过程是利用焊接、粘接、针焊等接合操作进行的其他的接 合过程、施涂过程、改造过程等。处理工具(4)还可W具有一个或多个自己的运动轴和驱动 器。
[0022] 所述工作装置(1)被构造为用于与工人(14)人机合作或人机协作(缩写为MRK)，该 工人的一个或多个身体部分会进入工业机器人(3)的工作区域中。在此，在工业机器人(3) 或者说处理工具(4)与工人(14)之间可能存在触碰接触，在此，对于所设及的身体部分会产 生机械负载。一方面，运些负载、特别是产生的力应当被影响，W用于避免或限制伤害，而另 一方面，工作装置(1)的和其工业机器人(3)的工作能力应当尽可能高。
[0023] 在设计所述工作装置或所述工业机器人(3)和待执行的过程或机器人编程时，机 器人运动和特别是在此产生的机器人速度一方面被选择为尽可能高，而另一方面，在与工 人(14)身体接触时由此而产生的负载被限制至允许的边界值。对于分别设及的身体区域标 准的边界值可W从一身体模型中获取。
[0024] 利用该检测装置(2)来模拟运种身体接触，其中，在此产生的机械负载、特别是作 用的力被测量、评价并与预设的边界值进行比较。所述设计和编程可W根据比较结果来优 化。
[0025] 在现实的过程条件下实现负载检测，其中，工业机器人(3)沿着它的被编程的轨迹 运动并W它的处理工具(4)或另一机器人部分上的碰撞部位（13)与检测装置(2)触碰接触 或碰撞。例如根据图1，所述碰撞部位(13)位于处理工具(4)的边沿上。
[00%] 在此产生的负载也取决于碰撞部位(13)的形状，其中，与纯的碰撞部位(13)相比， 尖锐的或锋利的触碰部位(13)会导致更强的负载和更高的伤害风险。通过机器人编程可W 检测到，工业机器人(3)或处理工具(4)上的所述碰撞部位（13)设置在哪里并且其具有什么 样的形状。运会相应地影响到边界值比较。
[0027] 检测装置(2)配备有评价单元(29)，通过信号连接件（18)、例如电信号管线，还可 W将工业机器人(3)的机器人控制器（12)连接到所述评价单元上。所述评价单元（29)可W 是单独的评价装置。替代地或附加地，该评价单元也可W构造为软件模块，并被实施到外部 的评价或控制装置、特别是机器人控制器(12)中。
[0028] 所述评价单元(29)或所述控制器(12)可W实施对测量信号的评价，并且根据需要 还实施与预设的边界值的比较，运些预设的边界值来自于根据需要存储在评价单元(29)或 控制器（12)中的身体模型中。借助于边界值比较对运动编程和特别是在危险和碰撞区域中 的被编程的机器人速度的优化，可W手动地由操作者或编程人员来进行。也可W利用相应 的软件使该优化自动化。
[0029] 在图1中示意性示出、且在图2至7中W两个变型方案详细示出的检测装置(2)具有 用于检测机器人诱导的负载、特别是产生的力的测量装置（16)，W及用于在工业机器人(3) 的工作区域中对所述测量装置（16