CN107580690B - 用于特别是机器人的工业机器的便携式安全控制装置 - Google Patents

Abstract

一种用于工业机器（1）的便携式安全控制装置，包括：控制电路（100），所述控制电路（100）能够与工业机器的控制单元以信号通信的方式来连接；至少一个第一控制构件（14）和一个第二控制构件（15），所述至少一个第一控制构件（14）和一个第二控制构件（15）与所述控制电路（100）以信号通信的方式来连接，所述控制构件（14、15）能够手动地操作以导致相应的安全信息（B）传输至所述工业机器（1）的控制单元（4）；接口布置结构（101），所述接口布置结构（101）用于将所述控制电路（100）以信号通信的方式连接至便携式电子设备（50）。所述安全控制装置（10）具有主体（11），所述主体（11）具有抓握部分（12）以及支撑部分（13），所述第一和第二控制构件（14、15）与所述抓握部分（12）相关联，并且所述抓握部分（12）被设计成由操作者的手来抓握，所述支撑部分（13）被预先布置成用于以可移除的方式来支撑所述便携式电子设备（50）。所述安全控制装置（10）的主体（11）的形状被设计成使得：所述支撑部分（13）的背面被设计成当由操作者的对应的手抓握所述抓握部分（12）时搁置在操作者的前臂上。所述第一和第二控制构件（14、15）两者均定位在所述抓握部分（12）的第一纵向面（12a）处，所述控制构件（14）的至少一个定位成使得在抓握所述抓握部分（12）的手所能到达的范围内。所述支撑部分（13）具有基本上二维的构造并且从所述抓握部分（12）的与前述第一纵向面（12a）大体上相对的第二纵向面（12b）来侧向地延伸，使得所述支撑部分（13）的前面限定用于所述便携式电子设备（50）的背面的搁置表面（13a）。所述支撑部分（13）具有与其相关联的一个或多个约束元件（17），以用于在其上局部地固定所述便携式电子设备（50）。

Description

用于特别是机器人的工业机器的便携式安全控制装置

技术领域

本发明一般地涉及具有控制单元的工业机器，诸如机器人。已经特别参照用于前述机器的手动控制和/或编程的装置而形成本发明。

背景技术

一些工业机器（诸如机器人）被设计成以手动模式以及至少一个自动模式来操作，手动模式以及至少一个自动模式通常可以在机器的控制单元上来选择。当机器将由操作员来控制（例如用于编程目的）时选择手动操作模式，而当机器将以自动方式（即，利用由对应的控制单元专有地管控的操作方式）来操作时选择自动操作模式。

例如，在具有多个自由度的工业机器人的情形中，手动控制的活动普遍地存在于教导机器人如下的路径：其操纵器的点必须在正常操作步骤的过程中以自动方式重复以便执行某一操作。该点通常由所谓的工具中心点（TCP）构成，其识别操纵器的末端执行器的活动部件的位置，活动部件在此被理解为操作工具亦或是被理解为由抓握装置以及被移动的对应工件构成的集合体。

大多数编程时间用于机器人的手动控制以便识别TCP的移动路径的最优点并且存储TCP的对应的坐标。为此目的，通常使用便携式编程终端，也已知为“教导器”。对于操纵器的姿态的变化的手动控制，操作者使用教导器的特定按钮，该特定按钮已知为“点动（jog）”按钮或键，其控制机器人的一个或多个轴线的移动。通过作用在教导器的点动按钮上，TCP可以在由操作者从多个可能的参考系之中选择的参考系内沿特定的正或负方向移动。

在大多数已知方案中，机器人的控制单元可以根据不同的模式或状态来操作，编程模式在其之中。在编程模式中，操作者在操纵器附近行动以便如先前所说明的借助于教导器来控制操纵器的操作、存储编程步骤、并且对操作活动进行编程。

机器人的编程步骤明显是对于在操纵器周围连续移动的操作者而言承担最大风险的步骤，操作者必须紧密地跟随TCP以便在视觉上控制TCP的定位。为此原因，教导器装备被装备有紧急停止开关以及使能开关或使能装置。在应用情况（synthesis）中，如果在编程期间使能装置并未由操作者保持在预定的切换位置中，则操纵器不能执行任何移动；另一方面，在特别危及的情形中，由操作者激活紧急停止按钮以完全停止机器人的操作。

所涉及类型的编程终端是专用装置，即，根据将被手动地控制和/或编程并且以相对有限的系列生产的工业机器来进行特殊设计的装置。这些终端因此通常是昂贵的并且花费相当长的时间来开发。

由US 2004/248619 A公开了所指出的类型的专用编程终端，其提供有人体工程学外壳和触摸屏。

为了解决上述缺点，已经提出了使用标准类型的便携式电子设备，例如智能手机、掌上型电脑、平板电脑、PDA（个人数字助理）等。这些设备以可接受的成本可在市场上广泛购得并且通常具有处理、存储和数据连接的能力，其在预先提供足够的软件之后足以用作用于工业机器的控制的装置。

然而，这些标准电子设备不足以满足对于如下操作而言所必须的安全需求：执行与工业机器（诸如机器人）的手动控制相关联的活动，特别是关于提供紧急停止开关和使能开关的需求。

为此原因，已经提出了如下的安全控制装置，所述安装控制装置预先布置成用于连接至机器人的或类似工业机器的控制单元并且被构造成用于以可移除方式接收上面所说明的类型的便携式电子设备。这些控制装置通常包括主体，主体具有抓握部分和支撑部分，抓握部分可以由用户抓握，紧急停止开关和使能开关与抓握部分相关联，便携式电子设备可以以可移除方式联接至支撑部分。

从US 2005/141681A1已知，权利要求1的前序部分所基于的是一个此类安全控制装置，所述装置具有大体上长形的箱状主体，箱状主体容纳装置的控制电路并且限定PDA设备可以被***其内的基座。在第一实施例中（特别地参见该文件的附图1-3），前述基座具有侧向开口并且被设想成用于可滑动地接收PDA设备，使得能够从箱状主体的前面访问PDA设备的显示器。设置在前述基座内的是与控制电路信号通信的接口连接器，其可以配合在PDA设备自身的对应的接口连接器中。在该构造中，执行使能功能的相应的开关被提供在箱状主体的两个相对纵向侧部上，而执行紧急停止功能的开关被提供在箱状主体的顶部处，这些开关与装置的内部控制电路信号通信。在该实施例中，装置的主体可以由操作者利用他的手侧向地抓握以便提供对使能开关中的一个的可能的按压。该实施例就如下方面而言是有利的：该装置可以以由右手操作者和左手操作者以相同方式来使用。然而，装置的整体构造从人体工程学的观点来看通常是不利的，至少是出于如下原因：装置重量完全加在操作者的仅一只手上，操作者必须将使能开关不断地保持压下。

在前述文件中所描述的第二实施例中（特别地参见该文件的图6和图7），装置的箱状主体的形状被设计成使得当操作者利用一只手抓握该抓握部分时，箱状主体可以被支撑在操作者的前臂上。在该实施例中，用于PDA设备自身的基座由限定在箱状主体前面处的凹陷构成，设备自身可以从上方配合在该凹陷中。也在该情形中，至少一个接口被提供在基座内，该接口可以连接至PDA设备自身的接口。在该实施例中，箱状主体的抓握部分基本上限定在箱状主体的纵向端部处，在箱状主体的背面上具有使能开关，以使得其可以利用拇指来操作，并且紧急停止开关定位在箱状主体的对应的端面上。该第二实施例是有利的，因为装置的重量可以分布在操作者的前臂上，而没有完全将重量加在他的手上，他的这只手必须将使能开关不断地保持压下。

在前述现有技术文件中涉及的装置是基本上专用的装置，即如下装置：被特殊地设计成用于与良好限定类型的PDA设备机械且电子联接，其具有某些物理尺寸和对应连接接口的某些位置。安全装置的相对位置对于操作者是稍微不方便的，因为在前述第二实施例中，使能开关的切换使操作者的仅拇指来承担不断的作用力。另外，为了使得装置由右手操作者以及由左手操作者均能够使用，在箱状主体的背面上在基本上相对的位置中必须提供有两个使能开关。此外，装置的主体相对笨重且沉重。

从DE 102010025781 A1已知另外的安全控制装置，所述装置可以联接至小型标准电子设备，诸如智能手机、PDA设备、掌上型电脑或口袋式个人计算机、上网本或笔记本等。

在该情形中，装置的主体具有侧向抓握部分，使能开关被提供在侧向抓握部分的纵向面上，并且紧急停止开关被提供在侧向抓握部分的顶部上。抓握部分从下部支撑部分抬升作为竖直杆，两个制动元件与抓握部分相关联，其被构造成用于将便携式电子设备侧向地约束在直立位置中，这些制动元件中的一个是位置可调节的。抓握部分像手柄一样可以容易地由操作者抓握，由此使得能够对使能开关进行切换。

从DE 102010025781 A1已知的方案呈现如下的优点：对于安全控制装置可以存在不同尺寸的组合的电子设备，这是由于位置可调节制动装置的存在，并且此外，所述装置可以由右手和左手操作者无差别地使用。然而，所述装置的通常构造从人体工程学的观点来看对于如下两个情况是不利的：在抓握部分与电子设备的直立停留位置之间的相对布置，以及装置的重量完全加在必须将使能开关不断地保持压下的操作者的手上的事实。

在这方面，还要考虑的是，使能开关必须通常是具有三个位置并且确切地具有释放位置、中间切换位置、以及最终切换位置的按钮开关。如已经提到的，释放位置防止操作者在机器人上给予移动命令，而中间切换位置是在对机器人的编程过程中必须由操作者保持以便使其能够移动的一个位置。最终切换位置（即，开关在此被向下按压的位置）对应于所谓的异常（panic）状态并且目的在于产生与释放位置基本上相同的效果。根据DE102010025781 A1的抓握部分的构造以及使能开关的对应位置使得对于操作者成为问题的是持有装置而没有导致使能开关发生到前述最终位置中的任何意外切换。

发明内容

鉴于上面已经阐述的，本发明基本上目标在于提供一种便携式安全控制装置，所述装置具有从人体工程学的观点来看特别有利的结构，以便促进并使得所述装置自身的使用活动变得不太累人。

本发明的另一目的在于提供一种安全控制装置，所述装置具有如下结构，所述结构简单、廉价并且重量轻，以及关于可以被组合到所述装置自身的电子设备的类型是特别灵活的。

根据本发明由具有权利要求中所说明的特征的一种便携式安全控制装置实现上面的目的中的一个或多个。权利要求形成在本文中所提供的关于本发明的技术性教导的组成部分。

附图说明

本发明的其他目的、特征和优点从随后的描述以及从所附附图将会得到清楚地呈现，其纯粹借助于示例性和非限制性示例的方式来提供，并且在附图中：

- 图1是目的在于举例说明与特别是机器人的工业机器组合的根据本发明的控制装置的可能的使用的示意性透视图；

- 图2-图6是根据本发明可能的实施例的安全控制装置的从不同角度的示意性透视图，在这些附图的一些中示意性地展示了与装置相关联的电子设备；

- 图7是根据本发明可能的实施例的运行的安全控制装置的示意性侧视图；

- 图8和图9是目的在于举例说明根据本发明的安全控制装置的可能的抓握形式的示意性透视图；

- 图10是简化电路图，其目的在于举例说明在根据本发明的一个实施例的安全控制装置、工业机器的控制单元、以及与控制装置相关联的电子设备之间的可能的交互形式；以及

- 图11和图12分别是目的在于举例说明根据本发明的安全控制装置的另外的可能的使用模式的示意性侧视图和示意性透视图。

具体实施方式

在本说明书的框架中涉及“一实施例”或“一个实施例”意味着说明关于实施例描述的特别的构造、结构或特征被包括在至少一个实施例中。因此，可以存在于本说明书的各种位置中的短语（诸如“在一实施例中”、“在一个实施例中”等）无需均涉及同一个实施例。此外，可以在一个或多个实施例中以任何适当的方式组合特定构造、结构或特征。在以下所使用的参考不仅为了便利而提供，而且不限定实施例的范围或保护范围。此外，要指出的是，在本说明书的后续中将仅描述对于理解本发明有帮助的要素。

图1是根据本发明的包括便携式安全控制装置的工业机器的示意图。在所示出的非限定性示例中，工业机器是人形机器人1，其具有能够根据若干自由度移动的结构2。在所图示出的示例中，工具或末端执行器与可移动结构2的端部相关联，工具或末端执行器由3标注，例如由焊炬来代表。本发明在任何情形中可以与其他类型的工业机器组合使用，例如直角坐标系机器人（cartesian robot）和SCARA机器人、自动化***、工作单元（work cell）等。

根据它们自身已知的技术，由具有对应的减速齿轮传动装置的相应的电马达来控制结构2的可移动部件中的每个的移动。结构2的移动以及末端执行器3的操作由在图1中由4标注的控制单元管理，控制单元相对于结构2在远程位置中定位并且经由缆线5连接至结构2。在一个实施例中，控制单元4能够根据至少三个不同模式或状态来操作，例如编程模式、自动模式、以及远程模式。优选地，可以在控制单元4上经由整体上由4a标注的对应的选择装置来选择这些操作模式。

在编程模式中，操作者HO在机器人1附近活动，以便借助于与根据本发明的安全控制装置相关联的整体上由10标注的便携式电子设备来控制机器人1的操作，存储程序步骤，并且对操作活动进行编程。如下文中将清楚地呈现的，装置10具有相应的控制单元，其可以连接成与机器人1的控制单元4信号通信。在自动模式中，机器人1执行其如上面所说明的而获得的操作程序，机器人1可能与通常在工作人员无法访问的单元内的其他机器人或自动设备组合，但是在操作者HO的视觉控制下。而且，在远程模式中，机器人1在通常工作人员无法访问的单元内执行其自己的操作程序，但是在该情形中程序执行的开始来自单元管理者，诸如PLC，其例如控制存在于自身单元中的机器人和其他自动设备两者。

在图2-图7中示意性示出了根据本发明可能的实施例的便携式安全控制装置10。

装置10具有主体11，主体11限定抓握部分12和支撑部分13。在各种实施例中，抓握部分12和支撑部分13可以由单个零件制成，亦或是由组装在一起的不同零件制成，甚至由不同材料制成。例如，在一个实施例中，抓握部分12整体地或普遍地由金属材料制成，金属材料优选地为铝、或另一轻型金属、或轻型合金，而支撑部分由塑料制成。所说明的优选材料的使用使得装置的重量能够得到抑制。

抓握部分12被设计成由操作者的手抓握。在各个实施例中，抓握部分12是中空的并且纵向地延伸（即，大体上为管状）以便在其内容纳装置10的控制电路。优选地，支撑部分13的纵向尺寸与抓握部分12的纵向尺寸相同或基本上相同。

在所图示出的示例中，部分12具有由12a和12b标注的两个大体上相对的纵向壁或面，以及下纵向壁或面12c和上纵向壁或面12d，下纵向壁或面12c和上纵向壁或面12d每个在面12a和12b之间延伸。这些面12a-12c在下文中将为了简单起见也分别被限定为“外面”、“内面”、“下面”、和“上面”。在优选的实施例中，抓握部分12形状被设计成使得操作者的手的拇指以及手掌的至少一个第一部分搁置在内面12b上，而食指、中指、无名指、以及小指中的至少一个端部部分搁置在外面12b上，并且他的手的中间部分反而在对应于下面12c的位置中。以该方式，对部分12的抓握是特别自然的。

为了前述目的，在各个实施例中，优选地，面12a-12c的尺寸被设置成并且面12a-12c被布置成给予抓握部分12大体上锥形的构造，特别是从顶部向下的锥形构造，如例如图7中可清楚地看见的那样。

支撑部分13从抓握部分12开始横向地延伸，以便支撑其上的整体上由50标注的便携式电子设备，便携式电子设备在此假设为在市场上可获得的类型的平板电脑，例如由苹果有限公司生产的iPad®平板电脑。如将清楚地呈现的，装置10为此目的具有接口布置结构，以便使对应的控制电路以信号通信的方式连接至电子设备50。通常，根据本发明的装置10可以与标准或可商购的各种类型的便携式电子设备组合使用，便携式电子设备诸如智能手机、平板电脑、PDA、掌上型电脑、或口袋式计算机。特别优选地，这些装置是装备有触摸屏的装置。

主体11的形状整体上被设计成使得：支撑部分13的背面被设计成当由操作者的对应的手抓握该抓握部分12（参见图8-9）时搁置在操作者的前臂上。

由14和15标注的两个安全控制构件与装置10的抓握部分12相关联，两个安全控制构件与装置10的内部控制电路以信号通信的方式来连接并且可以由操作者HO操作以导致相应的安全信息传输至机器人1的控制单元4。更特别地，在各个实施例中，前述两个控制构件14和15分别由使能开关和紧急停止开关来代表，两者均例如经由本领域中自身已知的概念的电开关而获得，电开关特别是按钮开关。在各个实施例中，使能开关14是具有三个位置的按钮开关，并且确切地是如在本说明书的背景技术部分中所说明的释放位置、中间切换位置、以及其被向下按压（异常状态）所处的最终切换位置。

根据本发明的特征，控制构件14和15两者均定位在抓握部分12的外面12a上，控制构件中的至少一个定位成使得在抓握上面部分12的手的多于一个手指所能达到的范围内。

总是依照本发明，支撑部分13具有基本上二维的构造，即，支撑部件13是基本上平板状的并且从内面12b侧向地延伸，使得部分13的前面限定用于电子设备50的外壳主体的背面的搁置表面，因此能够从上方访问电子设备50的触摸屏或显示器50a。

再次根据本发明，平板状支撑部分13具有与其相关联的至少一个约束元件，该至少一个约束元件整体上由17标注，其被预先布置成用于在其自身的部分13上局部地固定电子设备50（即，其外壳主体）。

控制构件14和15均定位在部分12的外面12a上的事实从人体工程学的观点来看是有利的。构件14和15中的每个通常被设计成由操作者HOP的相应的手来操作（利用抓握部分13的手来操作构件14，并且利用另一只手来操作构件15）。当需要操作者利用一只手来切换控制构件15（紧急停止）时，部分12由另一只手利用对应的拇指和手掌的有效地抵抗施加在构件15上的推力作用的部分来安全地抓握：这继续确保构件15的中间和安全切换。控制构件中的至少一个以及特别是至少构件14在抓握该抓握部分12的手的食指、中指、无名指和小指所能到达的范围内的事实使得手自身能够以简单方式在构件自身上操作以便导致其所希望的切换条件。

无论如何并未排除的是控制构件15的不同定位的情形，例如定位在抓握部分12的上面12d上。

支撑部分13是基本上平板状的并且提供有一个或多个局部约束元件的事实使得能够限定用于电子设备的广阔的搁置表面，而不是必须提供在其中限定用于设备的容纳基座的箱状主体。由于上面的特征，部分13具有非常可接受的重量，以有利于减小装置10的总重量。此外，部分13提供了足够广阔的表面以便支撑各种类型的电子设备，其具有彼此迥然不同的侧向阻碍物的尺寸（并且因此，例如支撑多个平板电脑或智能手机，其具有不同尺寸或高宽比的触摸屏）。

一个或多个约束元件可以具有各种性质和复杂性，以及被构造成用于以可移除的方式将不同尺寸的设备的固定在合适位置中。例如，在较简单的实施例中，约束元件被提供成由弹性或回弹性材料制成，例如以条带的形式，所述条带被设计成将电子设备50弹性地保留在部分13上并且被设计成以便借助于它们的弹性与不同尺寸的电子设备协作。为此目的，也可以提供具有对应的接合部分的条带或束带，例如维可牢（Velcro）类型的条带或束带，以便于使得它们的有用的长度能够根据设备50的尺寸而适于联接至部分13。前述条带或束带可沿装置10的主体11的纵向和/或横向方向而延伸。

根据其他实施例，可在支撑部分13上提供以可调节方式安装的一个或多个约束构件。该类型的构件在附图中整体上由17来标注。

在所图示出的示例中，构件17具有限定两个臂部17a的主体，这里两个臂部17a通常从共同基底开始而彼此偏离，两个臂部17a的远侧端部通常被弯折或弯曲以便能够与设备协作，特别是利用与抓握部分12大体上相对的位置中的其边缘。优选地，构件17的主体由塑料和/或弹性柔性材料制成。在示例中，构件17被安装成以便沿与抓握部分12的纵向延伸部大体上横向的方向而在部分13上滑动。为此目的，在部分13中限定横向槽18，在横向槽18中可滑动地接合在底部处从构件17的主体突出的螺纹杆17b（图6）。构件17的主体搁置在部分13的前面上，杆17b的端部部分在底部处从槽18突出，在前述突出部分上接合有夹持轮17c（图6）。如可容易地理解的，构件17的止挡件沿着槽18的位置可以根据电子设备50的侧向阻碍物的尺寸而改变，以联接至装置10。

在各个实施例中，支撑部分13关于内面12b的高度从内面12b的中间位置延伸，其中，该高度位置在任何情形中更靠近上面12d而不是下面12c。以该方式，在支撑部分13和抓握部分之间可以限定台阶，即，用于电子设备50的主体的更靠近抓握部分12的主体边缘的对立壁（contrast wall）。该对立壁例如在图4和图5中由12b₁来标注。

在各个实施例中，抓握部分12也具有与其相关联的用于电子设备50的一个或多个约束装置。当与支撑部分13相关联的约束装置在与抓握部分12大体上相对的位置中来操作时，例如在先前所描述的构件17的情形中，该特征是优选的。在该类型的实施例中，与抓握部分相关联的约束装置可以常规地定位在与对立壁12b₁对应的位置中。该类情形例如在附图中得到举例说明，其中，由19标注与壁12b₁相关联的两个约束构件，两个约束构件优选地由回弹性材料制成以便提供用于电子设备50的边缘的抗划对立元件的功能。甚至具有与举例说明的约束元件不同的构造的一个或多个约束元件19可以二次模制（overmould）到抓握部分12，特别是如果约束元件19由塑料材料制成。

在本发明的实施例的优选形式中，构件14和15中的至少一个，优选地两个均关于抓握部分12的纵向尺寸处于抓握部分12的中间位置中。该定位就如下方面而言是特别有利的：其使得装置10能够提供有单个控制构件14以执行使能功能，替代如例如在US 2005/141681 A1中的一对控制构件。从人体工程学的观点来看，实际上，装置10可以优选地既由右手操作者使用又由左手操作者使用，如在图8和图9中清楚地举例说明的那样：从这些附图，清楚地呈现在两个条件中的控制构件14的类似的切换模式。单个构件14的存在简化了装置的生产以具有减小其成本和重量的优点。从图8和图9可领会的是，在优选实施例中在内面12b处在支撑部分13下方可以如何有利地固定有环形束带20，环形束带20可以由对部分12进行抓握的手接合。以该方式，甚至通过临时释放对部分12的抓握，来防止装置10掉落的风险。此外，优选地，在抓握部分12的至少一部分上提供橡胶部件，橡胶部件在图6中由R标注，其目的在于促进抓握。橡胶部件R可以在内面12b的和/或下面12c的一部分之上延伸，优选地在沿横向于控制构件14的方向对准的位置中。

在各个实施例中，控制元件14和15定位成使得均在抓握该抓握部分12的手的多于一个手指的所能到达的范围内。如已经说明的，构件14和15通常被设计成利用不同的手来激活，但是所讨论的特征可以使得如果需要的话操作者能够利用仅仅是抓握该部分12的手的手指来同时作用在两个构件14和15上。优选地，为此目的，两个控制构件14和15处于沿抓握部分12的外面12a的横向方向彼此大体上对准的位置中。

如已知的，可以为了实施本发明的目的而使用的各种标准电子设备50（例如智能手机和平板电脑）在它们的背面设想出照相机或摄像机的光学器件。保持装置20的操作者对此类图像拍摄装置的使用会证明在1机器人的编程或操作监管期间是有用的，例如，当捕捉机器的给定操作条件的图像变得必须时。为此原因，在各个实施例中，支撑部分13优选地在其大体***位置中具有至少一个贯通开口或在其边缘上具有至少一个凹陷：为此的原因在于使得能够在部分13上定位电子设备50，电子设备50具有处于对应于前述贯通开口或凹陷的位置中的对应的后图像拍摄元件。该特征例如在图6中是可见的，其中，由21标注两个前述开口，电子设备50的后拍摄装置50b定位在所述两个开口中的一个处。当然，开口21的数目和/或形状和/或位置可以不同于举例说明的开口，以便覆盖宽范围的提供有后摄像构件50b的装置50的情形。

在各个实施例中，装置10包括检测装置，检测装置构造成用于检测与装置10相关联的电子设备50的存在。这些检测装置与装置10的内部控制电路以信号通信的方式而连接并且包括位置传感器装置以及前述接口布置结构中的至少一者，接口布置结构用于将电子设备50以数据通信的方式连接至装置10的控制电路，其中，该接口优选地包括无线收发器模块。在优选的实施例中，如下文所描述的，装置10包括所举例说明的检测装置两者。

附图举例说明了传感器22的情形，传感器22定位在抓握部分12的内壁12b上，特别是在由支撑部分13所限定的搁置表面13a上方，即，在对应于对立壁12b₁的位置中。在所图示出的示例中，传感器22是微动开关或类似的电机装置，其具有对应的致动元件，致动元件在不存在装置50时从抓握部分12沿支撑部分13的方向突出。如可容易地理解的，当电子设备50定位在部分13上使其边缘与壁12b₁相邻时，导致前述致动元件发生位移，随之微动开关22进行切换，其向控制电路发信号来通知在装置10上电子设备50的物理存在。当然，传感器22可以是与举例说明的传感器不同类型的传感器，诸如近距离传感器（proximitysensor）或光学传感器。如将在下文中清楚地呈现的，当电子设备50以无线模式与装置10的控制电路建立接口连接时，具有物理位置的传感器的存在是优选的。

如先前所提到的，抓握部分12是大体上中空的，并且优选地在其内容纳的是装置10的控制电路以及优选地还有与电子设备50的对应的接口布置结构，这当该布置结构是无线类型时。优选地容纳在部分12内的是用于对装置10的控制电路供电的至少一个电池。在可能的实施例中，在部分12内还提供了后备或缓冲电池以便对电子设备50的电池进行再充电。

抓握部分12具有两个纵向端壁，两个纵向端壁在图中由12e和12f标注，两个纵向端壁大体上彼此相对。在各个实施例中，连接端口以及密封衬盖（gland）或衬套元件中的至少一者定位在这些端面123和12f中的至少一个上，连接端口与装置10的内部控制电路以信号通信的方式来连接。优选地，端壁12e和12f处于相对于面12a-12d的纵向端部至少稍微凹陷的位置中，使得前述衬套元件和/或前述至少一个连接端口处于受保护的位置中。

衬套元件例如在图1-2和图5-7中由23标注，并且有利地用于将装置10的内部电路连接至机器人1的控制电路4所需要的（图1中由24标注的）缆线的通过。然而，应该注意的是，衬套元件23和缆线24的存在就如下情况而言是任选的：在各个实施例中以无线模式获得装置10与控制单元4之间的连接。

相反地，在图4和图5中，两个连接端口（其中一个仅部分地可见）由25和26标注。这些端口可具有本领域中已知的任何类型和标准，例如USB端口和/或RS-232端口等。明显地，可在壁12e和12f中的一个或两个上提供若干不同类型的端口。

在一个实施例中，例如USB类型的连接端口25或26可以用于利用装置10的内部电路的缆线经由电子设备50的对应连接端口与电子设备50建立接口连接。以该方式，获得了在控制装置10与电子设备50之间固有的安全的物理或有线接口连接。

在一个实施例中，可提供例如USB类型的连接端口25或26以便借助于缆线而将在部分12内的缓冲电池与电子设备50连接，以用于电子设备50的供电和/或对应的电池的再充电。

在一个实施例中，并且例如在图4和图5中所突出强调的，装置10的连接端口（例如USB类型的端口）可以用于由ST标注的所谓的安全令牌（safety token）的可移除连接，安全令牌即为被设计成执行装置10的内部电路与机器人1的控制单元4之间的认证的物理装置。当装置10的内部电路包括无线通信模块以用于与控制单元4的对应无线模块建立通信线路时，该可能性证明是有利的，其中，该线路被设计成用于传输关于安全控制构件14和15的状态的信息。在该情形中，实际上，为了前面所提到的信息的安全通信的目的，必须在控制单元4和装置10之间建立唯一的配对。

图10是控制装置10、控制单元4以及电子设备50之间的可能的连接模式的仅仅以示例方式的示意图。

在已简化的示例中，单元4具有由方框41示意性地代表的处理组件，处理组件控制机器人1的一般操作，包括由方框42代表的用于管理安全功能的逻辑。连接至处理组件41的是由43和44标注的第一通信接口和第二通信接口。接口43优选地由例如根据Wi-Fi标准而操作的无线通信模块来代表，而接口44可以替代地由有线连接接口亦或是无线通信模块来代表，另外的无线通信模块优选地根据与模块43的标准不同的标准（例如蓝牙标准）来操作。

整体上由50所标注的是与装置10相关联的便携式电子设备，便携式电子设备50包括其自己的控制单元51，分别由52和53标注的第一通信接口和第二通信接口连接至控制单元51。接口52由根据与控制单元4的模块43的操作标准相同的操作标准而操作的通信模块来代表。接口53可以替代地由有线连接接口亦或是由优选地根据与模块52的标准不同的标准（例如蓝牙标准）而操作的另外的无线通信模块来代表。

整体上由100来标注的是装置10的内部控制电路，安全控制构件14（使能开关）和15（紧急停止）、位置传感器22、端口25-26、以及两个对应的通信接口101和102连接至内部控制电路。接口101具有类似于电子设备50的通信接口53的类型，并且可以因此替代地由有线连接接口亦或是由根据与模块53的标准相同的标准而操作的无线通信模块来代表。接口102替代地具有类似于控制单元4的接口44的类型，并且可以因此替代地由有线连接接口亦或是由根据与模块44的标准相同的标准而操作的无线通信模块来代表。

如可容易地理解的，在装置10的使用中，对应于安全控制构件14和15的状态的信息由电路100经由接口102和44传输至处理组件41，并且根据由计算机组件41接收的状态信息，装置10管理单元4的安全逻辑42。由A标注的将接口102和44连接在一起的通信线路可以如已经说明的那样由缆线亦或是由无线通信信道来代表，优选地但是并非必须是双向信道。在无线通信的情形中，模块102和44被预先布置成具有几米的有效范围以便落入装置1相对于单元4的动作的范围内。

在编程期间，操作者可以经由电子设备50的触摸屏50a将各种性质的命令根据它们自身已知的技术给予控制单元4：当然，为此目的，存储在电子设备50的存储器装置中的是为了该目的而需要的软件。优选地，软件被预先布置成用于仿真如下的功能的至少一部分，所述功能对于传统教导器是合适的，明显地除了安全功能之外，其在此经由装置10管理。控制单元4也可以再次根据它们自身已知的技术将各种性质的数据传送至装置50。例如，经由电子设备50的显示器50a，可以监控机器状态、程序步骤、可能的警报、以及各种参数，诸如机器人的轴线位置。在相同的具有触摸类型的显示器50a上，可例如仿真用于管控机器人1的轴线的移动所需的键以及所需的编程和编辑键。可能地，在显示器上也可仿真控制单元4的对机器人的操作模式（编程模式、自动模式、远程模式）进行选择的装置4a的功能。

单元4与电子设备50之间的信息的交换经由在图10中由B标注的无线通信线路而发生，无线通信线路建立在模块43和52之间；模块43和52也因此被预先布置成具有几米的有效范围以便使得操作者在机器人的操作区域中能够自由地移动。

当接口53和101由无线通信模块来代表时，优选地是，接口53和101被预先布置成具有有限的有效范围，亦即不大于一米。在任何情形中，如已经提到的，除了此类短程通信之外，在任何情形中对于装置10而言有利地是装备有传感器（诸如先前由22标注的微动开关）以便检测在控制装置10上的电子设备50的物理存在并且因此防止操作者经由设置在控制装置10附近而不是安装在其上的电子设备50来给予关于机器人的命令。

当然，为了以无线模式在机器人的控制单元4和电子设备50之间交换信息，在对应的控制***之间需要唯一的配对，即，它们之间的安全通信的条件。当关于控制构件14和15的状态的信息以无线模式出现时，在装置10和控制单元40之间同样需要唯一的配对（即，安全通信）。当电子设备50和装置10之间的配对并未经由缆线获得时，电子设备50和装置10之间的配对也必须是唯一的。

当前述数据通信以无线模式出现时，在单元4、装置10、以及电子设备50之间的识别以及安全通信的实际形式与本发明的目的无关，并且可以根据本领域中已知的任何合适的技术而实施，例如根据在DE 102010025781 A1中所描述的技术。如所提到的，在优选的实施例中，当在控制单元4和装置10之间的通信以无线模式出现时，优选的是，使硬件令牌与装置10的连接端口相关联以在所涉及的两个控制***之间提供唯一的认证并确保关于安全控制构件14和15的状态的信息的安全通信。

最后，参照图11，在各个实施例中，抓握部分12的内面12b以及支撑部分13具有相对的位置,使得当抓握部分12的下面12b以及支撑部分13的与抓握部分12大体上相对的端部区域搁置在普通平面P上时，装置10可以被用作电子设备50的倾斜支撑台。以该方式，如也从图12明显可见的，在并未要求对机器人的移动进行手动控制的使用电子设备50的步骤过程中，例如为了咨询和/或数据编辑的目的，可以利用装置10来将电子设备50支撑在人体工程学的位置中。

从上面的描述，本发明的特征得以清楚地呈现，其优点也同样得以清楚地呈现。

清楚的是，可以由本领域的技术人员对在本文中以示例的方式描述的安全控制装置作出许多改变，而并未由此偏离如所附权利要求中限定的本发明的范围。

支撑部分13可例如被构造成网格的形式以便促进电子设备50的冷却。

Claims (18)

1.一种用于具有控制单元（4）的工业机器（1）的便携式安全控制装置，所述安全控制装置（10）包括：

控制电路（100），所述控制电路（100）能够与所述工业机器（1）的控制单元（4）以信号通信的方式来连接；

至少一个第一控制构件（14）和一个第二控制构件（15），所述至少一个第一控制构件（14）和一个第二控制构件（14）与所述控制电路（100）以信号通信的方式来连接，所述第一控制构件（14）和所述第二控制构件（15）能够手动地操作以导致相应的安全信息（B）传输至所述工业机器（1）的控制单元（4）；

接口布置结构（101），所述接口布置结构（101）用于将所述控制电路（100）以信号通信的方式连接至便携式电子设备（50），

其中，所述安全控制装置（10）具有主体（11），所述主体（11）具有中空抓握部分（12）以及支撑部分（13），所述第一控制构件（14）和所述第二控制构件（15）与所述抓握部分（12）相关联，并且所述抓握部分（12）被构造成由操作者（HO）的手来抓握，所述支撑部分（13）被预先布置成用于以可移除的方式来支撑所述便携式电子设备（50），所述支撑部分具有前面和背面，

其中，所述抓握部分具有第一侧向纵向面、下纵向面和上纵向面，

其中，所述支撑部分（13）的背面旨在当由操作者（HO）的对应的手抓握所述抓握部分（12）时搁置在操作者（HO）的前臂上，

所述安全控制装置（10）的特征在于：

所述抓握部分（12）也具有与第一侧向纵向面大体上相对的第二侧向纵向面，所述下纵向面和所述上纵向面中的每一个均在所述第一侧向纵向面和所述第二侧向纵向面之间延伸，使得所述抓握部分（12）以大体上管状形状纵向地延伸，所述管状形状在其内容纳所述控制电路（100）；

所述第一控制构件（14）和所述第二控制构件（15）两者均定位在所述抓握部分（12）的所述第一侧向纵向面（12a）处，所述第一控制构件（14）和所述第二控制构件（15）的至少一个定位成使得在抓握所述抓握部分（12）的手所能达到的范围内，

所述安全控制装置（10）不提供限定用于所述便携式电子设备（50）的容纳基座的箱状主体；

所述支撑部分（13）是大致板形的并且从所述抓握部分（12）的与所述第一侧向纵向面（12a）大体上相对的第二侧向纵向面（12b）来侧向地延伸，并且所述支撑部分（13）的前面限定用于所述便携式电子设备（50）的背面的搁置表面（13a），并且

所述支撑部分（13）具有与其相关联的一个或多个约束元件（17），以用于在其上以可移除方式局部地固定所述便携式电子设备（50）。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一控制构件（14）和所述第二控制构件（15）中的至少一个关于所述抓握部分（12）的纵向尺寸处于所述抓握部分（12）的第一侧向纵向面（12a）的中间位置中。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一控制构件（14）和所述第二控制构件（15）中的所述至少一个包括使能开关（14）。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一控制构件（14）和所述第二控制构件（15）处于沿所述第一侧向纵向面（12a）的横向方向彼此对准的位置中。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个约束元件包括至少一个约束构件（17），所述至少一个约束构件（17）以可调节和/或可弹性形变的方式安装在所述支撑部分（13）上。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述至少一个约束构件（17）以滑动方式来安装。

7.根据前述权利要求1-6中的任一项所述的装置，其中，所述支撑部分（13）从所述第二侧向纵向面（12b）的更靠近所述上纵向面（12d）而不是所述下纵向面（12c）的中间位置来延伸。

8.根据前述权利要求1-6中的任一项所述的装置，其中，所述抓握部分（12）具有用于所述便携式电子设备（50）的一个或多个约束和/或对立装置（19），所述一个或多个约束和/或对立装置（19）在所述抓握部分（12）的第二侧向纵向面（12b）处。

9.根据前述权利要求1-6中的任一项所述的装置，还包括在所述支撑部分（13）的大体***位置中的贯通开口（21）和凹陷中的至少一个，所述支撑部分（13）被预先布置成以便使得所述便携式电子设备（50）能够定位在其上，所述便携式电子设备（50）具有在所述贯通开口（21）和所述凹陷中的至少一个处的对应的后图像拍摄元件（50b）。

10.根据前述权利要求1-6中的任一项所述的装置，还包括检测装置（22、101），所述检测装置（22、101）用于检测与所述安全控制装置（10）相关联的便携式电子设备（50）的存在，所述检测装置（22、101）与所述控制电路（100）以信号通信的方式来连接并且包括位置传感器装置（22）、包括无线收发器模块的前述接口布置结构（101）。

11.根据权利要求9所述的装置，其中，所述位置传感器装置（22）定位在所述抓握部分（12）的第二侧向纵向面（12b）处，定位在由所述支撑部分（13）限定的搁置表面（13a）上方。

12.根据前述权利要求1-6中的任一项所述的装置，其中，在所述抓握部分（12）中还容纳有所述接口布置结构（101），其包括无线收发器模块。

13.根据前述权利要求1-6中的任一项所述的装置，其中，所述抓握部分（12）具有两个相对的纵向端壁（12e、12f），在所述两个相对的纵向端壁（12e、12f）中的至少一个上定位有连接端口（25、26）以及衬套元件（23）中的至少一个，所述连接端口（25、26）与所述控制电路（100）以信号通信的方式来连接，所述衬套元件（23）用于缆线（24）的通过，所述缆线（24）用于将所述安全控制装置（100）连接至所述工业机器（1）的控制单元（4）。

14.根据权利要求1所述的装置，其中，无线通信模块（102）连接至所述控制电路（100），所述无线通信模块（102）能够与所述工业机器（1）的控制单元（4）的无线通信模块（44）建立通信线路。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述安全控制装置（10）的连接端口（26）被构造成使安全令牌（ST）与其相关联，以便为了关于所述第一控制构件（14）和所述第二控制构件（15）的状态的信息的安全通信的目的，在所述工业机器（1）的控制单元（4）和所述安全控制装置（10）的控制电路（101）之间建立唯一配对。

16.根据前述权利要求1-6中的任一项所述的装置，其中，所述抓握部分（12）的第二侧向纵向面（12b）和所述支撑部分（13）具有相对位置，使得当所述抓握部分（12）的下纵向面（12c）以及所述支撑部分（13）的与所述抓握部分（12）大体上相对的端部区域搁置在普通平面（P）上时，所述安全控制装置（10）能够用作所述便携式电子设备（50）的倾斜支撑台。

17.根据权利要求3所述的装置，其中，所述使能开关是具有三个切换位置的按钮开关。

18.一种工业机器，所述工业机器包括根据前述权利要求1-17中的任一项所述的便携式安全控制装置（10）。

Images