用于运行多轴机器、特别是机器人的方法和系统的制作方法

用于运行多轴机器、特别是机器人的方法和系统的制作方法
【专利摘要】一种用于运行多轴机器、特别是机器人的方法，其中机器控制器控制机器驱动器；安全性控制器监视机器，安全性控制器具有第一通道和对其冗余的、特别是多样性冗余的第二通道；第一通道和第二通道分别从机器控制器获取第一入口额定值和第一入口实际值；将取决于第一入口额定值的第一比较额定值与取决于第一入口实际值的第一比较实际值彼此进行比较；如果第一比较额定值和第一比较实际值之间的偏差超过预设的允差，触发错误反应；第一入口额定和实际值具有机器的与机器固定的参照物的参照物位置值和/或其一阶和/或更高阶的时间导数，并且机器控制器基于与机器固定的参照物的参照物位置值和机器轴位置值之间的变换来确定额定和/或实际参照物位置值。
【专利说明】
用于运行多轴机器、特别是机器人的方法和系统
技术领域
[0001] 本发明涉及用于运行多轴机器、特别是机器人的一种方法和一种系统，并涉及一 种具有机器人和所述系统的设施以及一种用于实施该方法的计算机程序产品。
【背景技术】
[0002] 由企业内部的实践可知，在安全性控制器中会将如TCP那样的与机器固定的参照 物的实际参照物位置值与预设的边界值进行比较，以便例如监视机器人的工作空间。在此， 所述安全性控制器基于来自于检测到的实际轴位置值的所谓的前馈变换 (Vonv^rts-Transformation)来确定这些实际参照物位置值。
[0003] 缺点在于，这增加了安全性控制器中的运算耗费。此外，必须存在前馈变换所基于 的模型，并且当机器的运动学变化时必须对该模型进行适配。
[0004] 另一方面，控制所述多轴机器驱动器的机器控制器经常总归会实施运算时间紧张 的反馈变换（RiickwSrts-Transformation)_，以用于由预设的额定参照物位置值确定 所属的额定轴位置值，其中，该反馈变换可以基于同一模型。

【发明内容】

[0005] 本发明的目的在于改进多轴机器的运行。
[0006] 该目的通过按照本发明的方法来解决。一种用于运行一多轴机器的系统被设计为 实施在此所描述的方法，本发明还提供了一种具有机器人和用于运行该机器人、特别是用 于监视该机器人和用于控制其驱动器的这种系统的设施，一种用于实施在此所描述的方法 的计算机程序产品。
[0007] 根据本发明的一个方面，用于运行一多轴机器、特别是一多轴机器人的系统，特别 是一种用于运行设施机器人的设施系统具有一用于控制所述机器的驱动器的机器控制器 和具有一用于监视所述机器的安全性控制器，该安全性控制器具有第一通道和对其冗余 的、特别是多样性冗余的第二通道。"多轴机器"的概念在此是指，该机器具有至少两个轴， 这两个轴可以分别配设有一驱动器。然而应当理解，该机器也可以具有三个、四个、五个、六 个或更多的轴或驱动器。特别地，多轴机器可以是机器人、特别是工业机器人，其具有正好 五个、六个或七个轴或驱动器。在此，多样性冗余的概念特别是描述了这样的情形：多样性 冗余的第二通道使用与第一通道不同的实现技术，确切地说是在硬件技术上和/或在软件 技术上。由此可以例如在每个通道中设置不同的电子构件、不同类型的组件和/或不同的电 路设计。替代地或附加地可以使用不同的程序和/或编程语言编译器(英文Compiler)，这 两者特别是来自不同的制造商。
[0008] 在此，控制特别是被理解为在机器驱动器的驱动器调节器上的额定值预设。同样 地，额定值基于与检测到的或确定的实际值的比较所进行的调节、即预设也可以归纳为本 发明意义下的控制。因此，本发明意义下的控制特别可以是所谓的前馈控制（英文： "feedforward control"）或调节（英文："feedback control"）。相应地，在一种实施方式 中，所述系统具有驱动器控制器、特别是驱动器调节器，以用于控制、特别是调节所述机器 的驱动器。这些驱动器控制器、特别是驱动器调节器可以是机器控制器的部件或者从该机 器控制器获取调节参量并基于这些调节参量来控制所述驱动器、特别是使所述驱动器通 电。
[0009] 在一种实施方式中，安全性控制器具有正好或至少两个通道。在一种实施方式中， 这些通道可以在硬件和/或软件技术上以冗余方式、特别是以多样性冗余方式构造，特别是 可以在多核处理器的各样的、特别是不同的处理器或核芯上实行，可以具有各样的、特别是 不同的数据连接、特别是总线，和/或可以具有或实施各样的、特别不同的程序。
[0010] 根据本发明的一个方面，第一通道从机器控制器获取第一入口额定值和第一入口 实际值，将取决于第一入口额定值的、特别是可以就是第一入口额定值的第一比较额定值 与取决于第一入口实际值的、特别是可以就是第一入口实际值的第一比较实际值彼此进行 比较，并且如果第一比较额定值和第一比较实际值之间的偏差超过预设的允差，则触发错 误反应。
[0011] 对其冗余地、特别是并行地和/或多样性冗余地，第二通道从机器控制器获取特别 是相同的第一入口额定值和特别是相同的第一入口实际值，将取决于第一入口额定值的、 特别是以与在第一通道中相同的方式确定的、特别是可以就是第一入口额定值的第一比较 额定值与取决于第一入口实际值的、特别是以与在第一通道中相同的方式确定的、特别是 可以就是第一入口实际值的第一比较实际值彼此进行比较，并且如果所述第一比较额定值 和第一比较实际值之间的偏差超过预设的、特别是相同的允差，则触发一错误反应、特别是 同一错误反应。
[0012] 在此，在一种实施方式中，第一入口额定值具有机器的与机器固定的参照物的(额 定)参照物位置值和/或其一阶和/或更高阶的时间导数，并且第一入口实际值具有机器的 与机器固定的参照物的（实际)参照物位置值和/或其一阶和/或更高阶的时间导数，并且机 器控制器基于与机器固定的参照物的参照物位置值和机器的轴位置值之间的变换来确定 所述额定参照物位置值和/或所述实际参照物位置值。
[0013] 在一种实施方式中，参照物位置值包括特别是笛卡尔式的位态坐标和/或定向坐 标或者说角度坐标，或者说参照物位置值在一种实施方式中表示所述与机器固定的参照物 相对于一特别是与机器、工件和/或周围环境固定的基准点或者说基准坐标系的特别是一 维、二维或三维的距离和/或特别是一维、二维或三维的定向。在一种实施方式中，与机器固 定的参照物是机器人的TCP(英文："Tool Center Point"，工具中心点）。
[0014] 由此，在一种实施方式中可以一方面将参照物位置值的运算时间紧张的确定基于 变换从安全性控制器转移至机器控制器中。这特别是能够实现较紧凑的安全性控制器。附 加地因此可以针对所述变换使用机器的存储在机器控制器中的模型、特别是如轴距和类似 数据那样的运动学数据，由此有利地，模型不必再存储并实时地保留在安全性控制器中。
[0015] 另一方面，对额定和实际参照物位置值的双通道式的、以冗余方式的检验可以有 利地确保机器的安全运行。
[0016] 在一种实施方式中，机器控制器基于与机器固定的参照物的参照物位置值和所述 机器的检测到的实际轴位置值之间的前馈变换来确定实际参照物位置值，这些实际参照物 位置值具有、特别是就是第一入口实际值。附加地或替代地，在一种实施方式中，例如当预 设了轴的移动时，机器控制器基于在与机器固定的参照物的参照物位置值和所述机器的预 设的额定轴位置值之间的、特别是相同的或不同的前馈变换来确定额定参照物位置值，这 些额定参照物位置值具有、特别是就是第一入口额定值。在另一种实施方式中，机器控制器 基于所述机器的预设的控制程序、特别是借助轨迹规划和/或内插法来确定额定参照物位 置值，这些额定参照物位置值具有、特别是就是第一入口额定值。
[0017] 在一种实施方式中，第一通道附加地还获取第二入口额定值和第二入口实际值， 将取决于第二入口额定值的、特别是可以就是第二入口额定值的第二比较额定值与取决于 第二入口实际值的、特别是可以就是第二入口实际值的第二比较实际值彼此进行比较，并 且如果所述第二比较额定值和第二比较实际值之间的偏差超过预设的允差，则触发错误反 应。
[0018] 对其冗余地、特别是并行地和/或多样性冗余地，第二通道获取特别是相同的第二 入口额定值并获取特别是相同的或不同的、特别是冗余的第二入口实际值，将取决于所述 第二入口额定值的、特别是以与在第一通道中相同的方式确定的、特别是可以就是第二入 口额定值的第二比较额定值与取决于所述第二入口实际值的、特别是以与在第一通道中相 同的方式确定的、特别是可以就是第二入口实际值的第二比较实际值彼此进行比较，并且 如果所述第二比较额定值和第二比较实际值之间的偏差超过预设的、特别是相同的允差， 则触发错误反应，特别是与在第一通道中相同的错误反应。
[0019]在此在一种实施方式中，第二入口额定值具有机器的（额定)轴位置值和/或其一 阶和/或更高阶的时间导数，并且第二入口实际值具有机器的（实际)轴位置值和/或其一阶 和/或更高阶的时间导数。
[0020] 在一种实施方式中，轴位置值包括多轴机器的一个或多个、特别是所有运动轴的 关节坐标或者说关节姿势、特别是关节角度，或者说在一种实施方式中表示轴相对于基准 姿势或者说零位态的姿势。在一种实施方式中，这些轴位置值是特别是机器人的驱动器、特 别是马达和/或与它们耦合的传动器的角度位态。
[0021] 在一种扩展方案中，机器控制器基于与机器固定的参照物的额定参照物位置值和 机器的轴位置值之间的反馈变换来确定所述额定轴位置值，第一和第二通道从机器控制器 获取这些额定轴位置值并且这些额定轴位置值具有、特别是就是第二入口额定值。
[0022] 由此，在一种实施方式中可以将参照物位置值的运算时间紧张的确定基于变换还 要进一步地从安全性控制器转移至机器控制器中。这特别是能够实现还要更紧凑的安全性 控制器。附加地，因此也可以对于该变换而言使用机器的存储在机器控制器中的模型、特别 是如轴距和类似数据那样的运动学数据，然后该模型有利地同样不必再存储并实时地保留 在安全性控制器中。在另一方面，对额定和实际轴位置值的双通道式的、以冗余方式的检验 可以有利地确保所述机器的安全运行。在一种实施方式中，所述机器控制器实施的前馈变 换和反馈变换不同，它们特别是可以基于不同的模型，以便因此来提升安全性。
[0023] 在一种实施方式中，驱动器控制器确定在预设的额定轴位置值和检测到的实际轴 位置值之间的所谓的被动错误（Schleppfehler)和/或其时间导数，并基于该被动错误、例 如基于级联调节和/或P(I)D调节或类似调节来确定用于驱动器的调节参量。在一种实施方 式中，被动错误表示额定值和相应的实际值之间的差:额定值=实际值+被动错误。
[0024] 根据本发明的一个方面，安全性控制器在比较额定值和实际值时考虑了这样的由 驱动器控制器所确定的被动错误，因为在这样的被动错误的范畴中的偏差是系统固有的并 由此不表明错误情况。由此有利地可以改进所述监视。
[0025] 相应地在一种实施方式中，机器控制器基于在驱动器控制器中所确定的被动错误 来确定第一和/或第二入口额定值，特别是通过如下方式，即，将所述被动错误从入口额定 值减去，在安全性控制器获取所述入口额定值之前(安全性控制器获取的所述第一/第二入 口额定值=基于变换或控制程序所确定的入口额定值-被动错误）。类似地，在另一实施方 式中，机器控制器基于在驱动器控制器中所确定的被动错误来确定第一和/或第二入口实 际值，特别是通过如下方式，即，将所述被动错误加给所述入口实际值，在安全性控制器获 取所述入口实际值之前(安全性控制器获取的所述第一 /第二入口实际值=基于变换所确 定的或由检测器件所获取的入口实际值+被动错误）。
[0026]在另一种实施方式中，安全性控制器的第一和第二通道基于在驱动器控制器中所 确定的被动错误，冗余地、特别是并行地和/或多样性冗余地确定第一和/或第二比较额定 值，特别是通过如下方式，即，所述被动错误从获取的入口额定值减去(第一/第二比较额定 值=由机器控制器获取的入口额定值-被动错误）。类似地，在另一种实施方式中，安全性控 制器的第一和第二通道基于在驱动器控制器中所确定的被动错误，冗余地、特别是并行地 和/或多样性冗余地确定第一和/或第二比较实际值，特别是通过如下方式，即，所述被动错 误加给被获取的入口实际值(第一 /第二比较实际值=由机器控制器或检测器件获取的入 口实际值+被动错误）。
[0027]当第一和/或第二比较额定值或比较实际值具有参照物位置值或者说轴位置值的 一阶或更高阶的时间导数时，在一种实施方式中所述机器控制器通过特别是数值的时间微 分来确定相应的时间导数，其中，安全性控制器的第一和第二通道然后在一种扩展方案中 附加或替代于参照物位置值或者说轴位置值本身从机器控制器中获取这些时间导数。由此 有利地可以将其它的运算时间紧张的处理从安全性控制器转移至机器控制器中。
[0028]在另一种实施方式中，安全性控制器的第一和第二通道通过由机器控制器获取的 参照物位置值或者说轴位置值的特别是数值的时间微分，冗余地、特别是并行地和/或多样 性冗余地确定相应的时间导数。由此有利地可以进一步提升安全性。
[0029] 在一种实施方式中，第一和第二通道从机器控制器获取相同的第一和/或第二入 口额定值和/或相同的第一入口实际值。由此在一种实施方式中，在两个通道中冗余地、特 别是多样性冗余地实施这些相同数据的一致性检验。由此有利地可以进一步提升安全性。
[0030] 在一种实施方式中，第一和第二通道获取由一检测器件冗余地确定的第二入口实 际值。在一种实施方式中，检测器件冗余地、特别是多样性冗余地确定、特别是检测第二入 口实际值、特别是实际轴位置值。在一种扩展方案中，所述检测器件分别具有至少两个各样 的、特别是不同的传感器，它们用于相同实际值的不同检测。附加地或替代地，检测器件也 可以冗余地、特别是多样性冗余地处理相同或不同的实际值。由此有利地可以进一步提升 安全性。
[0031] 在一种实施方式中，检测器件和/或安全性控制器将那些冗余确定的第二入口实 际值进行比较，并且如果这些不同地确定的第二入口实际值之间的偏差超过预设的允差， 则触发错误反应。
[0032]在一种实施方式中，第一和第二通道冗余地、特别是并行地和/或多样性冗余地将 比较额定值和/或比较实际值与特别是可变的、预设的边界值进行比较，并且如果比较值和 边界值之间的偏差超过预设的允差，则分别触发一错误反应、特别是同一错误反应。
[0033] 通过这种方式可以附加于额定和实际参照物位置值和/或轴位置值的一致性检验 之外还实行一空间和/或轴监视。
[0034] 在一种实施方式中，安全性控制器特别是循环地实施自测试并且如果自测试产生 错误功能，则触发错误反应。由此可以进一步提升安全性。
[0035] 在一种实施方式中，安全性控制器具有安全入口，这些安全入口用于获取外部的 错误信号，例如紧急停止、确认键、运行方式选择开关或类似错误信号，并且如果所述安全 性控制器获取到一外部的错误信号，则触发错误反应。在此，外部的错误信号也可以包括、 特别是就是外部的无错误信号的消除。在一种扩展方案中，安全性控制器的多个入口特别 是在逻辑上彼此结合，从而使得如果所述安全性控制器获取到以确定的组合存在的多个外 部的错误信号，则所述安全性控制器触发错误反应。
[0036] 错误反应特别可以包括输出特别是光学和/或声学的警告信号、机器移动至预设 的姿势上、将驱动器与能量供应分开、和/或关闭制动器和类似错误反应。
[0037] 根据本发明的一个方面，系统在硬件和/或软件技术上被设计用于实施在此描述 的方法。
[0038] 相应地，在一种实施方式中，第一通道具有用于将取决于由机器控制器获取的第 一入口额定值的、特别是可以就是第一入口额定值的第一比较额定值与取决于由机器控制 器获取的第一入口实际值的、特别是可以就是第一入口实际值的第一比较实际值彼此进行 比较的器件，以及具有用于如果第一比较额定值和第一比较实际值之间的偏差超过预设的 允差，则触发错误反应的器件，第二通道具有用于将取决于由机器控制器获取的特别是相 同的第一入口额定值的、特别是以与在第一通道中相同的方式确定的、特别是可以就是第 一入口额定值的第一比较额定值与取决于由机器控制器获取的特别是相同的第一入口实 际值的、特别是以与在第一通道中相同的方式确定的、特别是可以就是第一入口实际值的 第一比较实际值彼此进行比较的器件，以及具有用于如果在所述第一比较额定值和第一比 较实际值之间的偏差超过预设的、特别是相同的允差，则触发错误反应、特别是同一错误反 应的器件。
[0039] 相应地在一种实施方式中，机器控制器具有用于基于与机器固定的参照物的参照 物位置值和机器的轴位置值之间的变换来确定所述机器的与机器固定的参照物的额定和/ 或实际参照物位置值的器件，其中，第一入口额定和实际值具有这些参照物位置值和/或其 一阶和/或更高阶的时间导数。
[0040] 在一种实施方式中，第一通道具有用于将取决于特别是由机器控制器获取的第二 入口额定值的、特别是可以就是第二入口额定值的第二比较额定值与取决于特别是由检测 器件获取的第二入口实际值的、特别是可以就是第二入口实际值的第二比较实际值彼此进 行比较的器件，以及具有用于如果第二比较额定值和第二比较实际值之间的偏差超过预设 的允差，则触发错误反应的器件，第二通道具有用于将取决于特别是由机器控制器获取的 特别是相同的第二入口额定值的、特别是以与在第一通道中相同的方式确定的、特别是可 以就是第二入口额定值的第二比较额定值与取决于特别是由检测器件获取并由该检测器 件以冗余方式确定的第二入口实际值的、特别是以与在第一通道中相同的方式确定的、特 别是可以就是第二入口额定值的第二比较实际值彼此进行比较的器件，以及具有用于如果 在所述第二比较额定值和第二比较实际值之间的偏差超过特别是相同的预设允差，则触发 错误反应、特别是同一错误反应的器件。
[0041] 相应地在一种实施方式中，机器控制器具有用于基于与机器固定的参照物的参照 物位置值和机器的轴位置值之间的变换来确定第一和第二通道从机器控制器获取的机器 额定轴位置值的器件，其中，第二入口额定和实际值具有这些轴位置值和/或其一阶和/或 更高阶的时间导数。
[0042] 在一种实施方式中，机器控制器具有用于基于在驱动器控制器中确定的被动错误 来确定第一和/或第二入口额定和/或实际值的器件，在另一种实施方式中，第一和第二通 道分别具有用于基于在驱动器控制器中确定的被动错误来确定第一和/或第二比较额定 和/或实际值的器件。相应地，在一种实施方式中，驱动器控制器具有用于确定被动错误的 器件。
[0043]附加地或替代地，在一种实施方式中，机器控制器具有用于通过时间微分来确定 第一和/或第二入口额定和/或实际值的器件。附加地或替代地，在一种实施方式中，第一和 第二通道分别具有用于通过时间微分来确定第一和/或第二比较额定和/或实际值的器件。
[0044] 在一种实施方式中，系统具有检测器件，所述检测器件用于冗余地、特别是多样性 冗余地确定第一和第二通道获取的第二入口实际值。
[0045] 在一种实施方式中，第一和第二通道分别具有用于将第一和/或第二比较额定值 和/或第一和/或第二比较实际值与特别是可变的、预设的边界值进行比较的器件，以及具 有用于如果偏差超过预设的允差，则触发错误反应的器件。
[0046] 在一种实施方式中，安全性控制器具有用于特别是循环地实施自测试并且如果该 自测试产生错误功能则触发错误反应的器件。
[0047] 在一种实施方式中，安全性控制器具有用于获取外部的错误信号的安全入口，以 及具有用于如果该安全性控制器获取了外部的错误信号，则触发错误反应的器件。
[0048] 本发明意义下的器件可以在硬件和/或软件技术上进行构造，特别是可以具有优 选与存储和/或总线系统在数据或信号上连接的特别是数字式的处理单元、特别是微处理 器单元(CPU)和/或具有一个或多个程序或程序模块。CPU可以被构造用于:完成作为存储在 存储系统中的程序所实行的指令；由数据总线检测入口信号;和/或将输出信号输出到数据 总线上。存储系统可以具有一个或多个特别是各样的存储介质，特别是光学的、磁性的、固 体的和/或其他非易失性的介质。程序可以以如下方式提供，即，其能够体现或实施在此描 述的方法，从而使得CPU能够实施这样的方法的步骤进而尤其能够运行所述机器。
【附图说明】
[0049]其他的优点和特征由实施例给出。为此，部分示意性地示出：
[0050] 图1是根据本发明的一种实施方式的设施的系统；以及
[0051] 图2是根据本发明的一种实施方式的方法。
[0052]附图标记列表如下：
[0053] 10 机器控制器
[0054] 11、12 机器控制器的器件
[0055] 13A、
[0056] 13B 驱动器调节器
[0057] 21、22 解析器
[0058] 23 驱动器
[0059] 31、32 解析器
[0060] 33 驱动器
[0061] 100 第一通道
[0062] 111、
[0063] 112 第一通道的器件
[0064] 200 第二通道
[0065] 211、
[0066] 212 第二通道的器件
【具体实施方式】
[0067] 图1示出了 一设施，其具有机器人和根据本发明的一种实施方式、用于运行该机器 人的系统，所述机器人在图1中代表性仅简示出两个驱动器23、33,图2示出了根据本发明的 一种实施方式的用于运行该机器人的方法，该方法通过为此在软件和硬件技术上设计的系 统来实施。
[0068] 所述系统具有机器控制器10,其具有驱动器调节器13A、13B，所述驱动器调节器控 制所述驱动器23、33。
[0069] 所述系统还具有安全性控制器，其具有第一通道100和对其冗余的、特别是多样性 冗余的第二通道200,这些通道监视机器人。
[0070] 在第一步骤S10(参见图2)中，机器控制器10的器件11基于一预设的控制程序，特 别是借助轨迹规划和/或内插法确定用于机器人的TCP的额定参照物位置值X。
[0071] 由这些用于TCP的额定参照物位置值X，机器控制器10的器件12基于TCP的参照物 位置值和轴位置值之间的反馈变换确定额定轴位置值q，所述反馈变换如在图1中通过数据 流11-x-12简示出的那样。
[0072] 替代地，在步骤S10中，器件11也可以基于TCP的参照物位置值和预设的额定轴位 置值q之间的前馈变换来确定用于TCP的额定参照物位置值X，所述额定轴位置值例如通过 手动地移动所述机器人的轴来预设，所述前馈变换如在图1中通过数据流12-q-ll简示出 的那样。
[0073] 第一和第二通道100、200获取用于TCP的额定参照物位置值X作为第一入口额定值 Xs，以及获取额定轴位置值q作为第二入口额定值qs。在一种实施方式中，附加地或替代地， 第一入口额定值Xs也可以包括额定参照物位置值X的一阶和/或更高阶的时间导数。附加地 或替代地，第二入口额定值q s附加地或替代地也可以包括额定轴位置值q的一阶和/或更高 阶的时间导数。
[0074] 附加地，驱动器调节器13A、13B从器件12获取额定轴位置值q的相应的分量。
[0075] 在该实施例中，检测器件示例性地对于每个驱动器22、23具有各两个解析器21、22 或31、32。
[0076] 第一解析器21确定用于驱动器23的实际轴位置的实际轴位置值q21。第二解析器 22以冗余方式确定用于驱动器23的实际轴位置的实际轴位置值q22。第三解析器31确定用 于驱动器33的实际轴位置的实际轴位置值q31。第四解析器32确定用于驱动器33的实际轴 位置的实际轴位置值q32。
[0077] 第一通道100获取实际轴位置值q21、q31，第二通道200获取以冗余方式确定的实 际轴位置值q22、q32作为第二入口实际值。在一种实施方式中，附加地或替代地，所述第二 入口实际值还可以包括实际轴位置值的一阶和/或更高阶的时间导数。
[0078] 同样地，驱动器调节器13A、13B分别获取这些实际轴位置值q21或q22或者说q31或 q32中的一个实际轴位置值，并从中确定这些额定和实际轴位置值之间的被动错误△。所述 驱动器调节器基于这些被动错误来调节所述驱动器23、33。
[0079] 第一和第二通道100、200获取这些由驱动器调节器13A、13B所确定的被动错误Δ。
[0080] 器件11分别获取这些实际轴位置值q21、q31中的一个实际轴位置值和所述被动错 误A。
[0081] 基于在与机器固定的参照物的参照物位置值和轴位置值之间的前馈变换，器件11 确定第一入口实际值Xl。在此，该器件基于被动错误Λ来确定所述入口实际值^，其方式是， 该器件不是使所确定的实际轴位置值q21、q31自身进行前馈变换，而是给这些实际轴位置 值事先分别加上所述被动错误△的相应分量并将该和进行前馈变换（Xi = T · {[q21， q31，. . . ]+Λ}，T是前馈变换矩阵）。
[0082] 第一和第二通道100、200分别获取这些第一入口实际值Xi。在一种实施方式中，第 一入口实际值 Xl附加地或替代地也可以包括实际参照物位置值x的一阶和/或更高阶的时 间导数。
[0083]因此，在步骤S10中，第一和第二通道100、200分别获取：
[0084] -第一入口额定值Xs，
[0085] -第二入口额定值qs，
[0086] -第一入口实际值^，和
[0087] -第二入口实际值q21、q31或q22、q32,以及
[0088] -被动错误Λ。
[0089] 在步骤S20中，第一通道100的器件111将取决于第一入口额定值的第一比较额定 值与取决于第一入口实际值的第一比较实际值彼此进行比较。在该实施例中，第一比较额 定值与第一入口额定值 Xs相应并且第一比较实际值与第一入口实际值^相应。在一种变形 中，器件111附加地或替代地可以通过时间微分来确定第一比较额定值和第一比较实际值， 特别是当由机器控制器10的器件11所获取的第一入口额定值或第一入口实际值不包含相 应的时间导数时。
[0090] 如果第一比较额定值和第一比较实际值之间的偏差超过预设的允差（S20:"r)， 则安全性控制器的第一通道100的器件111触发错误反应，这在图1中通过中断所述驱动器 23、33的粗线条示出的能量供应来简示。
[0091] 对其冗余地，第二通道200的器件211将以与第一通道中相同的方式取决于相同的 第一入口额定值的第一比较额定值与以与第一通道中相同的方式取决于相同的第一入口 实际值的第一比较实际值彼此进行比较。因此在该实施例中，第二通道的所述第一比较额 定值也与第一入口额定值Xs相应并且第二通道的所述第一比较实际值与第一入口实际值X1 相应。在一种变形中同样相应地，器件211可以附加地或替代地通过时间微分来确定第一比 较额定值和第一比较实际值，特别是当由机器控制器10的器件11所获取的第一入口额定值 或第一入口实际值不包含相应的时间导数时。
[0092] 如果第二通道200的所述第一比较额定值和第一比较实际值之间的偏差超过相同 的预设允差(S20:"Y"），则安全性控制器的第二通道200的器件211触发同一错误反应，这在 图1中类似地通过中断所述驱动器23、33的能量供应来简示。
[0093] 在步骤S30中，第一通道100的器件112将取决于第二入口额定值qs的第二比较额 定值与取决于第二入口实际值q21、q31的第二比较实际值彼此进行比较。在该实施例中，第 二比较额定值与第二入口额定值q s相应，而第二比较实际值基于第二入口实际值q21、q31 和被动错误Λ通过将它们相加来确定。在一种变形中，器件112可以附加地或替代地通过时 间微分来确定第二比较额定值和第二比较实际值，特别是当由机器控制器10的器件12所获 取的第二入口额定值或第二入口实际值不包含相应的时间导数时。
[0094] 如果第二比较额定值和第二比较实际值之间的偏差超过预设的允差（S30:"r)， 则安全性控制器的第一通道100的器件112触发同一错误反应，这在图1中类似地通过中断 所述能量供应来简示。
[0095] 对其冗余地，第二通道200的器件212将以与第一通道中相同的方式取决于相同的 第二入口额定值qs的第二比较额定值与以与第一通道中相同的方式取决于冗余确定的第 二入口实际值q22、q32的第二比较实际值彼此进行比较。因此在该实施例中，第二通道的所 述第二比较额定值也与第二入口额定值q s相应，而第二通道的所述第二比较实际值基于第 二入口实际值q22、q32和被动错误△通过将它们相加来确定。在一种变形中，器件212可以 附加地或替代地通过时间微分来确定第二比较额定值和第二比较实际值，特别是当由机器 控制器10的器件12获取的第二入口额定值或第二入口实际值不包含相应的时间导数时。
[0096] 如果所述第二比较额定值和第二比较实际值之间的偏差超过预设的允差（S30: ?'），则安全性控制器的第二通道200的器件212触发同一错误反应，这在图1中类似地通过 中断所述能量供应来简示。
[0097]在步骤S40中，第一和第二通道100、200分别将比较额定值和/或比较实际值与特 别是可变的、预设的边界值X〇进行比较，并且如果这些比较值和边界值之间的偏差超过预 设的允差(S40: ?'），则触发同一或另一错误反应。
[0098] 为此示例性地在图1中简示出，第一和第二通道100、200的器件111、211例如预设 地获得允许的笛卡尔工作空间X〇,并且将与所述由器件11所获取的实际参照物位置值^相 应的比较实际值与该工作空间进行比较，并由此在TCP从该预设的工作空间离开时触发错 误反应，例如使机器人驶入安全的姿态(图2: "SAFE"）或类似的错误反应。
[0099] 尽管在前面的描述中说明了示例性的实施方式，但应指出，可以进行多种变形。此 外还应指出，示例性的实施方式仅仅是示例，其不应以任何方式限制保护范围、应用和结 构。更确切地说，本领域技术人员通过前面的描述就至少一个示例性实施方式的变换得到 启示，其中，可以特别是关于所描述的组件的功能和布置进行各种改变，而不背离就像其在 权利要求书和所述那些等效的特征组合中给出那样的保护范围。
【主权项】
1. 一种用于运行多轴机器、特别是机器人的方法，其中， 机器控制器（10)控制所述机器的驱动器(23、33);并且 安全性控制器监视所述机器，所述安全性控制器具有第一通道和对其冗余的、特别是 多样性冗余的第二通道(100、200);其中， 所述第一通道 从所述机器控制器获取(S10)第一入口额定值(Xs)和第一入口实际值(Xl); 将取决于所述第一入口额定值的第一比较额定值与取决于所述第一入口实际值的第 一比较实际值彼此进行比较(S20);并且如果所述第一比较额定值和第一比较实际值之间 的偏差超过预设的允差，则触发错误反应(STOP);以及 所述第二通道 从所述机器控制器获取(S10)第一入口额定值(Xs)和第一入口实际值(Xl); 将取决于所述第一入口额定值的第一比较额定值与取决于所述第一入口实际值的第 一比较实际值彼此进行比较(S20);并且如果所述第一比较额定值和第一比较实际值之间 的偏差超过预设的允差，则触发错误反应(STOP); 其中， 所述第一入口额定值和第一入口实际值具有所述机器的与机器固定的参照物的参照 物位置值(X)和/或具有所述参照物位置值的一阶和/或更高阶的时间导数，并且所述机器 控制器基于所述与所述机器固定的参照物的参照物位置值和所述机器的轴位置值之间的 变换来确定所述额定参照物位置值和/或实际参照物位置值。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述第一通道 获取(S10)第二入口额定值(qs)和第二入口实际值(q21、q31); 将取决于所述第二入口额定值的第二比较额定值与取决于所述第二入口实际值的第 二比较实际值彼此进行比较(S30);并且如果所述第二比较额定值和第二比较实际值之间 的偏差超过预设的允差，则触发错误反应(STOP);以及 所述第二通道 获取第二入口额定值(qs)和第二入口实际值(q22、q32); 将取决于所述第二入口额定值的第二比较额定值与取决于所述第二入口实际值的第 二比较实际值彼此进行比较(S30);并且如果所述第二比较额定值和第二比较实际值之间 的偏差超过预设的允差，则触发错误反应(STOP); 其中， 所述第二入口额定值和第二入口实际值具有所述机器的轴位置值(q)和/或具有所述 轴位置值的一阶和/或更高阶的时间导数。3. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述机器控制器基于所述与 机器固定的参照物的参照物位置值和所述机器的轴位置值之间的变换来确定额定轴位置 值(q s )，所述第一通道和所述第二通道由所述机器控制器获取所述额定轴位置值。4. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于在驱动器控制器中确定 的被动错误（A )和/或通过时间微分来确定入口和/或比较额定值和/或实际值。5. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一通道和所述第二通 道从所述机器控制器获取相同的第一入口额定值和/或第二入口额定值和/或第一入口实 际值。6. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一通道和第二通道从 一检测器件(21、22、31、32)获取以冗余方式确定的第二入口实际值(921422、931、932)。7. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一通道和第二通道分 别将比较额定值和/或比较实际值与特别是可变的、预设的边界值(Xo)进行比较（S40)，并 且如果偏差超过预设的允差，则触发错误反应(SAFE)。8. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述安全性控制器特别是循 环地实施自测试，并且如果所述自测试产生错误功能，则触发错误反应。9. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，如果所述安全性控制器获取 了外部的错误信号，则所述安全性控制器触发错误反应。10. -种用于运行多轴机器、特别是机器人的系统，所述系统具有 机器控制器（10)，其用于控制所述机器的驱动器(23、33); 和 安全性控制器，其用于监视所述机器，所述安全性控制器具有第一通道和对其冗余的、 特别是多样性冗余的第二通道(100、200)，其中，所述系统被设计为用于实施根据前述权利 要求中任一项所述的方法。11. 一种具有机器人和用于运行该机器人的根据前一权利要求所述的系统的设施。12. -种具有程序编码的计算机程序产品，所述程序编码存储在计算机可读的介质上， 所述计算机程序产品用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。
【文档编号】B25J9/16GK105856225SQ201610081318
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月5日
【发明人】海因里希·蒙茨, J·莱宾格
【申请人】库卡罗伯特有限公司