ES2529375A1

ES2529375A1 - Método de control del accionamiento de un brazo robótico y brazo robótico que utiliza dicho método

Info

Publication number: ES2529375A1
Application number: ES201331074A
Authority: ES
Inventors: Ekhi Amilibia Zubeldia; Amaia Belloso Arsuaga; Jean-Philippe Aguerre; Naiara TELLERÍA GARAY; Borja Lizari Illarramendi
Original assignee: Kiro Robotics SL
Current assignee: Kiro Grifols SL
Priority date: 2013-07-15
Filing date: 2013-07-15
Publication date: 2015-02-19
Anticipated expiration: 2033-07-15
Also published as: EP2826605A2; US20150019016A1; EP2826605A3; ES2529375B1

Abstract

Método de control del accionamiento de un brazo robótico y brazo robótico que utiliza dicho método. Método de control del accionamiento de un brazo robótico que comprende las siguientes etapas: a) mover el brazo robótico mediante una acción programada en un controlador; b) medir la fuerza que el brazo robótico realiza en determinados puntos del movimiento de la etapa a); c) comparar la fuerza ejercida en cada uno de los puntos de la etapa b) con datos de un perfil de fuerza almacenados en el controlador; d) como resultado de la comparación del punto c), generar una señal de alarma si la fuerza medida en la etapa b), se encuentra fuera de los límites definidos en el perfil de fuerza y realizar la etapa a) si la fuerza medida en la etapa b) se encuentra entre los límites definidos en el perfil de fuerza.

Description

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DESCRIPCIÓN

Método de control del accionamiento de un brazo robótico y brazo robótico que utiliza dicho método.

5 La presente invención hace referencia a un método de control de fuerza de un brazo robótico y un brazo robótico que utiliza dicho método. En particular, la presente invención hace referencia a un método de control de fuerza de brazos robóticos en aplicaciones farmacéuticas para la preparación de medicamentos.

10 Son conocidos en la técnica múltiples dispositivos mecánicos para su incorporación en alguno de los ejes de los brazos robóticos que permiten medir la fuerza que realiza el robot en los ejes e, igualmente, es conocido disponer de un obstáculo mecánico que impida su movimiento cuando la fuerza que se realiza en el citado eje excede un valor umbral.

15 Por otra parte, son conocidos algoritmos de control para detener el movimiento de un brazo robótico cuando excede un determinado valor umbral de fuerza realizada.

Sin embargo, en la aplicación particular de preparación de medicamentos farmacéuticos, no

20 es suficiente con determinar umbrales de fuerza ya que, por ejemplo, la fuerza de punción requerida para atravesar la parte elastomérica de un vial con una aguja es una fuerza variable y es evidente que, en el momento inicial de la punción la fuerza que se requiere ejercer es mayor que una vez se ha atravesado la parte elastomérica y la aguja se encuentra dentro del vial. El hecho de disponer umbrales de fuerza constantes para realizar

25 esta acción no aporta información sobre si, por ejemplo, se ha efectuado una punción inadecuada, si se ha roto la aguja o si no hay aguja en la jeringa ya que el brazo robótico carece de información suficiente para determinar si la fuerza que se está ejecutando es una fuerza para condiciones normales, únicamente sabe que si excede un umbral determinado podría dañar el vial.

30 El método según la presente invención permite además determinar si falta algún elemento en el sistema (por ejemplo, vial, bolsa, aguja, jeringa) o determinar si se ha producido una colisión debido a una interferencia con algún otro elemento del sistema o con elementos externos.

35 Este método puede complementarse con otro tipo de sensores, tales como cámaras, detectores de presencia, equipos de pesaje, etc. para comprobar que existe una anormalidad en el procedimiento antes de activar la señal de alarma.

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El documento WO2012172418 da a conocer un dispositivo y un método para la preparación

5 de medicamentos que comprende brazos robóticos susceptibles de aplicación del método de control de fuerzas objeto de la presente invención. Se observa que en el dispositivo descrito en WO2012172418 podría incorporar un mecanismo de control de fuerzas, como mínimo, al efectuar una punción en el vial para extraer/introducir líquidos mediante una jeringa, en el momento de disponer una jeringa en la báscula (para detectar que no existan

10 obstáculos), al colocar y retirar viales del plato de distribución, etc.

Por tanto, es necesario incorporar algún método de medición de fuerzas en brazos robóticos que se base, no solo en la medición y la protección una vez se excede un valor umbral determinado, sino que, adicionalmente, se disponga de mayor información que permita

15 controlar el accionamiento durante su funcionamiento.

En consecuencia la presente invención da a conocer un método de control del accionamiento de un brazo robótico que comprende límites dinámicos adecuados a diversos puntos de una secuencia de movimientos de un robot para una acción determinada, a estos

20 límites dinámicos se les conoce como perfiles de fuerza.

Sorprendentemente, mediante la incorporación de estos perfiles de fuerza, el brazo robótico puede determinar si una fuerza está por debajo o por encima de las condiciones normales de operación para una acción determinada dotando al brazo robótico de una capacidad de

25 autodiagnóstico y de alarmas que no se pueden obtener mediante umbrales fijos.

En concreto, la presente invención da a conocer un método de control del accionamiento de un brazo robótico, preferentemente, en brazos robóticos de preparación de medicamentos que, en lugar de tener un umbral determinado, dispone de un perfil de fuerza en el que se

30 guarda la información de la fuerza que debe ejercer el brazo en condiciones normales. De esta manera, se define la fuerza necesaria en determinados instantes del brazo para ejecutar una operación y, así, poder detectar cuando ocurren anomalías en el procedimiento y tomar acciones correctivas.

35 Por tanto, la presente invención da a conocer un método de control del accionamiento de un brazo robótico que comprende las siguientes etapas:

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a) mover el brazo robótico mediante una acción programada en un controlador; b) medir la fuerza que el brazo robótico realiza en determinados puntos 5 del movimiento de la etapa a);

c) comparar la fuerza ejercida en cada uno de los puntos de la etapa b) con datos de un perfil de fuerza almacenados en el controlador; d) como resultado de la comparación del punto c), generar una señal de

alarma si la fuerza medida en la etapa b), se encuentra fuera de los

10 límites definidos en el perfil de fuerza y realizar la etapa a) si la fuerza medida en la etapa b) se encuentra entre los límites definidos en el perfil de fuerza.

Preferentemente, el perfil de fuerza comprende, como mínimo, la fuerza máxima y/o mínima 15 que puede ejercer el brazo robótico en una serie de puntos de su movimiento.

En realizaciones particulares, la presente invención mide la fuerza de la etapa b) en determinados puntos tomados con un muestreo repetitivo en función del tiempo (en milisegundos) o del espacio (en fracción de milímetro) del movimiento de la etapa a).

20 Por otra parte, el perfil de fuerza puede realizarse, entre otras, de las siguientes formas:

• Proporcional: se define un valor de fuerza típico. Posteriormente se define una tolerancia y

sólo se autorizarán las fuerzas que se mantengan en dicho rango de tolerancia. 25

• Integral: A medida que el brazo se mueve se van integrando los valores de fuerza en la vecindad de cada punto y se da un valor máximo a dicha integración.

• Adaptativo: Mediante algoritmos automáticos de aprendizaje se va modificando el perfil de 30 fuerza según el funcionamiento del dispositivo.

Es importante destacar que dichas formas de determinación de fuerza no son excluyentes entre ellas por lo que también se pueden realizar combinaciones y estas combinaciones caerían dentro del ámbito de protección de la presente invención.

35 Además, la señal de alarma generada en la etapa b) podría configurarse para que detenga el movimiento del brazo robótico, para que se vaya a una posición de alarma o simplemente para que genere un mensaje al usuario indicando una realización de fuerza errónea para el tipo de acción realizada y que sea el usuario quien defina que acción se debe realizar.

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5 En realizaciones particulares de la presente invención, el controlador comprende una pluralidad de perfiles de fuerza para diferentes tipos de movimiento.

Preferentemente, diferentes acciones que ejecuta el brazo robótico (tales como, retirar líquidos de un vial, realizar una mezcla de medicamentos, pesar una jeringa) tienen un perfil

10 de fuerza determinado que define la fuerza que debe realizar el brazo en una serie de instantes. Cada perfil de fuerzas define el rango de fuerzas que se pueden presentar cuando se realiza la acción en condiciones normales y dichos perfiles se encuentran almacenados, preferentemente en el controlador.

15 Por otra parte, la presente invención también da a conocer un brazo robótico que comprende un controlador en el que se almacenan una serie de movimientos, una interfaz gráfica para la selección de la secuencia de movimientos a realizar y medios de medición de la fuerza que realiza el brazo, en el que el citado controlador comprende una memoria en la que se encuentran almacenados diversos perfiles de fuerza para determinados

20 movimientos.

Preferentemente, dichos perfiles de fuerza comprenden, como mínimo, datos de la fuerza máxima y/o mínima a realizar en determinados puntos.

25 Además, el brazo robótico de la presente invención contempla la incorporación de un sistema de detención de movimientos que se activa mediante una señal de alarma. Dicha señal de alarma se activa, de manera preferente, mediante un comparador que compara los datos de fuerza realizada con los datos de fuerza de los perfiles de fuerza.

30 Para su mejor comprensión se adjuntan, a título de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos de un método de control del accionamiento de un brazo robótico y del brazo robótico.

La figura 1 muestra un diagrama de una primera medición de fuerzas de un brazo robótico 35 durante una acción determinada.

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La figura 2 muestra un diagrama de una segunda medición de fuerzas de un brazo robótico ejecutando la misma acción de la figura 1.

La figura 1 muestra una figura en la que, en el eje de las abscisas (t), se representan los 5 pasos del robot y, en el eje de las ordenadas (F), se representa la fuerza medida por, al menos, un sensor de fuerza dispuesto en el brazo robótico.

En realizaciones particulares de la presente invención, el eje de las abscisas puede referirse, por ejemplo, a tiempo y se consideraría como que forma parte del ámbito de

10 protección de la presente invención.

En particular, la figura 1 muestra, por una parte, una primera medición -1-que representa la fuerza que realiza el robot durante todo el movimiento para una acción determinada. Esta primera medición representa la fuerza que realiza el robot en cada uno de los instantes de la

15 acción cuando se lleva a cabo una operación normal, es decir, sin que se haya presentado ningún incidente durante toda la acción.

Una vez se han realizado diversas mediciones bajo condiciones de operación normales se define un perfil de fuerzas que, en este ejemplo particular comprende un límite superior -11

20 y un límite inferior -12-. Sin embargo, en realizaciones particulares de la presente invención únicamente se define uno de los límites.

Este perfil de fuerzas se almacena en un controlador del brazo robótico. Dicho controlador del brazo robótico comprende, además, un comparador al que entran, por una parte, la 25 fuerza medida y, por otra, los perfiles de fuerza y dicho comparador tiene la capacidad de determinar si la fuerza medida se encuentra entre los límites definidos por el perfil de fuerza

o no.

Al disponer de un perfil de fuerzas que define el rango de fuerzas que realiza el robot para

30 un acción determinada bajo condiciones normales de funcionamiento, se puede controlar el accionamiento del brazo robótico de manera que se van ejecutando pasos de movimiento y midiendo la fuerza requerida para ejercer cada uno de estos pasos. Si la fuerza se encuentra entre los límites definidos por el perfil de fuerzas, se procede con el siguiente paso y, en caso contrario, se emite una señal de alarma al operario para que inspeccione

35 visualmente si ha ocurrido un fallo o si se puede continuar con la realización de la acción.

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En realizaciones especialmente preferentes de la presente invención, si el brazo ejerce una fuerza fuera de los límites definidos por el perfil de fuerza, el brazo robótico se detiene hasta que se emita una señal de verificación.

5 En el ejemplo de la figura 1, se observa como en el punto -20-el brazo robótico realiza una fuerza inferior a la medida para este punto en condiciones normales. De hecho, en este punto -20-la fuerza que se realiza es, adicionalmente, menor al límite inferior -12-del perfil de fuerza. Por tanto, según el método descrito en la presente invención, en este punto se generaría, como mínimo una señal de alarma.

10 Adicionalmente, la presente invención contempla que en el controlador se almacenen diversos perfiles de fuerza para acciones determinadas. Por ejemplo, en una realización particular se almacena un perfil de fuerza para la acción del brazo “retirar fluido de un vial”, “colocar aguja a la jeringa”, etc. Cada una de las acciones es considerada como una

15 secuencia de movimientos que requieren que la fuerza realizada en el brazo robótico se encuentre entre unos límites determinados para cada acción ya que se requiere más fuerza para perforar un vial que, por ejemplo, para colocar una aguja.

La figura 2 muestra una segunda medición de fuerzas -3-para la acción cuyo perfil se había

20 definido previamente en la figura 1. En este caso, se observa que la fuerza -3-se encuentra durante toda la acción entre los límites superior -11-e inferior -12-del perfil de fuerzas, en consecuencia, en este caso se puede concluir que el brazo robótico ha ejercido la acción determinada ejecutando fuerzas esperables durante toda la secuencia de movimientos.

25 Si bien la invención se ha descrito con respecto a ejemplos de realizaciones preferentes, éstos no se deben considerar limitativos de la invención, que se definirá por la interpretación más amplia de las siguientes reivindicaciones.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Método de control del accionamiento de un brazo robótico caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

5 a) mover el brazo robótico mediante una acción programada en un controlador; b) medir la fuerza que el brazo robótico realiza en determinados puntos del

movimiento de la etapa a); c) comparar la fuerza ejercida en cada uno de los puntos de la etapa b) con 10 datos de un perfil de fuerza almacenados en el controlador;

d) como resultado de la comparación del punto c), generar una señal de alarma si la fuerza medida en la etapa b), se encuentra fuera de los límites definidos en el perfil de fuerza y realizar la etapa a) si la fuerza medida en la etapa b) se encuentra entre los límites definidos en el perfil de fuerza.

15
2. Método, según la reivindicación 1, comprendiendo dicho perfil de fuerza, como mínimo, la fuerza máxima y/o mínima que puede ejercer el brazo robótico para una serie de puntos.
3. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la 20 señal de alarma generada en la etapa b) detiene el movimiento del brazo robótico.
4. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el controlador comprende una pluralidad de perfiles de fuerza para diferentes tipos de movimiento.

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5. Brazo robótico que comprende un controlador en el que se almacenan una serie de movimientos, una interfaz gráfica para la selección de la secuencia de movimientos a realizar y medios de medición de la fuerza que realiza el brazo caracterizado porque el citado controlador comprende una memoria en la que se encuentran almacenados diversos

30 perfiles de fuerza para determinados movimientos.
6. Brazo robótico, según la reivindicación 5, caracterizado porque dicho perfiles de fuerza comprenden, como mínimo, datos de la fuerza máxima y/o mínima a realizar en determinados puntos.

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7. Brazo robótico, según cualquiera de las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque

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comprende un sistema de detención de movimientos que se activa mediante una señal de alarma.
8. Brazo robótico, según la reivindicación 7, caracterizado porque la señal de alarma se

5 activa mediante un comparador que compara los datos de fuerza realizada con los datos de fuerza de los perfiles de fuerza.
9. Brazo robótico caracterizado porque ejecuta un método según cualquiera de las

reivindicaciones 1 a 5. 10

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