降低操作员潜在伤害的方法和装置制造方法
【专利摘要】根据本发明的实施例提供一种降低由于机器人所持工件的危险部分与位于机器人工作区域内操作员的身体部分之间的交汇而导致的操作员潜在伤害的方法和装置。该方法包括：为第一、第二、第三和第四变量选择第一、第二、第三和第四值，其中第一变量表示工件的危险部分和操作员的身体部分之间的相对速度，第二变量表示机器人和工件的惯性程度，第三变量表示操作员的身体部分的容易1受伤程度，并且第四变量表示工件的危险部分的危险程度；根据所选择的第一、第二、第三和第四值，预测由于机器人所持工件的危险部分与位于机器人工作区域内操作员的身体部分之间的交汇而导致的操作员潜在伤害的程度。
【专利说明】降低操作员潜在伤害的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及降低操作员潜在伤害的方法和装置，更具体地说，涉及降低由于机器人所持工件的危险部分与位于机器人工作区域内操作员的身体部分之间的交汇而导致的操作员潜在伤害的方法。
【背景技术】
[0002]机器人其本身可以以安全的状态运行。然而，机器人与操作员的协同工作的安全性不仅涉及机器人自身，而且涉及机器人所持的工件、工作区域和机器人所工作的环境。因此，至少在机器人不会伤害协同工作的操作员的情况下，其可被称为安全。
[0003]评价机器人与操作员的协同工作的安全性，通常没有考虑机器人所持工件的潜在危险性以及机器人所工作的区域和环境。因此，对于集成商来说难以预见机器人与操作员的协同工作的安全性是否满足最终用户的需求。
【发明内容】
[0004]针对上述技术问题，根据本发明的一个实施例，提供一种降低由于机器人所持工件的危险部分与位于机器人工作区域内操作员的身体部分之间的交汇而导致的操作员潜在伤害的方法，包括:为第一、第二、第三和第四变量选择第一、第二、第三和第四值，其中第一变量表示工件的危险部分和操作员的身体部分之间的相对速度，第二变量表示机器人和工件的惯性程度，第三变量表示操作员的身体部分的容易受伤程度，并且第四变量表示工件的危险部分的危险程度；根据所选择的第一、第二、第三和第四值，预测由于机器人所持工件的危险部分与位于机器人工作区域内操作员的身体部分之间的交汇而导致的操作员潜在伤害的程度。
[0005]根据本发明的另一个实施例，提供一种降低由于机器人所持工件的危险部分与位于机器人工作区域内操作员的身体部分之间的交汇而导致的操作员潜在伤害的装置，包括:选择部件，其为第一、第二、第三和第四变量选择第一、第二、第三和第四值，其中第一变量表示工件的危险部分和操作员的身体部分之间的相对速度，第二变量表示机器人和工件的惯性程度，第三变量表示操作员的身体部分的容易受伤程度，并且第四变量表示工件的危险部分的危险程度；和预测部件，其根据选择部件所选择的第一、第二、第三和第四值，预测由于机器人所持工件的危险部分与位于机器人工作区域内操作员的身体部分之间的交汇而导致的操作员潜在伤害的程度。
[0006]通过采用上述装置和方法，可以产生数据来估计由于身体部分和机器人所持的基本几何特性的工件之间以一定相对速度的交汇所带来的伤害D。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1示出根据本发明一个实施例的减小操作员潜在伤害的装置的方框图；和
[0008]图2示出根据图1所示的减小操作员潜在伤害的装置的流程图。【具体实施方式】
[0009]当机器人持有工件并且该工件随机器人运动时，工件的几何和物理特性直接影响机器人伤害操作员的潜在危险程度。例如，如果机器人持有软球，则其相对于机器人持有刀来说对于操作员具有较低的伤害危险程度。在机器人持有危险物体的情况下，集成商必须评价与该工件本身相关的危险程度并且将其降低到可接受的程度。由此，机器人所持工件与操作员之间的碰撞导致的操作员的潜在伤害程度至少可归因于工件的危险区域的形状、与工件发生碰撞的操作员的身体部分的易受伤程度、工件的危险区域与操作员的身体部分之间的相对速度和机器人和其所持的工件的惯性。如果上述因素被识别并且量化，则可以预测和估计潜在的伤害程度，由此可以修改离线机器人编程和机器人工作区域的设计以便防止潜在的危险，或者机器人控制器可以基于此在线控制机器人使之以安全路径运动。
[0010]图1示出根据本发明一个实施例的减小操作员潜在伤害的装置的方框图。如图1所示，减小操作员潜在伤害的装置I包括选择部件10和预测部件11。机器人所持工件的危险部分与位于机器人工作区域内操作员的身体部分之间的交汇导致的操作员潜在伤害。装置I可以由数据处理系统实现，例如个人计算机或机器人控制器，并且选择部件10和预测部件11可由数据处理系统的模块实现。
[0011]选择部件10接收输入，并且基于此为第一、第二、第三和第四变量选择第一、第
二、第三和第四值，其中第一变量表示工件的危险部分和操作员的身体部分之间的相对速度，第二变量表示机器人和工件的惯性程度，第三变量表示操作员的身体部分的容易受伤程度，并且第四变量表示工件的危险部分的危险程度。通过采用选择部件10，装置I可以获得影响潜在伤害程度的因素的量化值。该值与实验或者仿真数据相关联并且由再现实验结果所验证。
[0012]第一、第二、第三和第四变量的第一、第二、第三和第四值可以从数据库中选择，该数据库采用数据结构存储上述变量的可能的值以及涉及每一种可能的组合的碰撞伤害程度的索引。根据在不同情况下的实验和仿真数据量化结果值。
[0013]下文描述了生成数据表的可能的程序用于估计和预测运动工件和操作员的身体部分之间碰撞的潜在伤害的程度。通过实验，识别伤害成的冲击变量以及其对于最终伤害程度的影响。
[0014]a.定义潜在伤害的索引
[0015]在起始点，需要定义比较伤害程度的方法。为此，对可能发生的伤害排序并且以如下表中的顺序分析:
[0016]
【权利要求】
1.一种降低由于机器人所持工件的危险部分与位于机器人工作区域内操作员的身体部分之间的交汇而导致的操作员潜在伤害的方法，包括: 为第一、第二、第三和第四变量选择第一、第二、第三和第四值,其中第一变量表不工件的危险部分和操作员的身体部分之间的相对速度，第二变量表示机器人和工件的惯性程度，第三变量表示操作员的身体部分的容易受伤程度，并且第四变量表示工件的危险部分的危险程度； 根据所选择的第一、第二、第三和第四值，预测由于机器人所持工件的危险部分与位于机器人工作区域内操作员的身体部分之间的交汇而导致的操作员潜在伤害的程度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中 第一变量表示在主要方向上工件的危险部分和操作员的身体部分之间的相对速度。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括: 基于所预测的操作员潜在伤害的程度，规划机器人的运动路径。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括: 基于所预测的操作员潜在伤害的程度，控制机器人的运动。
5.根据权利要求1所述的方法，其中: 基于对于工件的危险部分和操作员的身体部分之间的相对速度、机器人和工件的惯性程度、操作员的身体部分的容易受伤程度和工件的危险部分的危险程度的识别，从一表中为第一、第二、第三和第四变量选择第一、第二、第三和第四值，该表包括多个第一值、多个第二值、多个第三值和多个第四值。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括: 参考基于机器人程序和工作区域的设计的测量/计算的机器人的速度和由集成商所设定的操作员身体部分的运动速度来识别第一值； 基于程序员的输入来识别第二、第三和第四值。
7.根据权利要求3或4所述的方法，其中: 机器人的运动速度被限制。
8.根据权利要求3或4所述的方法，其中: 所述机器人的运动包括以安全方向持有工件。
9.根据权利要求3或4所述的方法，其中: 所述机器人的运动包括遮盖工件以便将操作员与工件隔离。
10.一种降低由于机器人所持工件的危险部分与位于机器人工作区域内操作员的身体部分之间的交汇而导致的操作员潜在伤害的装置，包括: 选择部件，其为第一、第二、第三和第四变量选择第一、第二、第三和第四值，其中第一变量表示工件的危险部分和操作员的身体部分之间的相对速度，第二变量表示机器人和工件的惯性程度，第三变量表示操作员的身体部分的容易受伤程度，并且第四变量表示工件的危险部分的危险程度；和 预测部件，其根据选择部件所选择的第一、第二、第三和第四值，预测由于机器人所持工件的危险部分与位于机器人工作区域内操作员的身体部分之间的交汇而导致的操作员潜在伤害的程度。
11.根据权利要求10所述的装置，其中第一变量表示在主要方向上工件的危险部分和操作员的身体部分之间的相对速度。
12.根据权利要求10所述的装置，还包括: 路径规划部件，其基于所预测的操作员潜在伤害的程度，规划机器人的运动路径。
13.根据权利要求10所述的装置，还包括: 控制部件，其基于所预测的操作员潜在伤害的程度，控制机器人的运动。
14.根据权利要求10所述的装置，还包括:识别部件，其识别对于工件的危险部分和操作员的身体部分之间的相对速度、机器人和工件的惯性程度、操作员的身体部分的容易受伤程度和工件的危险部分的危险程度；和存储部件，其存储一表，该表包括多个第一值、多个第二值、多个第三值和多个第四值； 其中: 选择部件基于的识别部件的识别结果从该表中为第一、第二、第三和第四变量选择第一、第二、第三和第四值。
15.根据权利要 求14所述的装置，其中: 识别部件参考基于机器人程序和工作区域的设计的测量/计算的机器人的速度和由集成商所设定的操作员身体部分的运动速度来识别第一值，并且基于程序员的输入来识别第二、第三和第四值。
16.根据权利要求12或13所述的装置，其中: 机器人的运动速度被限制。
17.根据权利要求12或13所述的装置，其中: 所述机器人的运动包括以安全方向持有工件。
18.根据权利要求12或13所述的装置，其中: 所述机器人的运动包括遮盖工件以便将操作员与工件隔离。
【文档编号】B23P19/00GK103894807SQ201210583950
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】萨义德·萨尔莱, 比约恩·马蒂亚斯 申请人:Abb技术有限公司