TWI758926B - 機器人安全監控系統及其診斷異常的方法 - Google Patents

Abstract

一種機器人安全監控系統及其診斷異常的方法，在複數迴路的安全監控單元，對個別安全監控單元執行測試程式，紀錄測試時間，比對測試時間及出廠驗證時間的差異，診斷異常的安全監控單元，通報異常進行維修，並關斷異常的安全監控單元相對應的電源開關，以停止機器人。

Description

機器人安全監控系統及其診斷異常的方法

本發明有關一種機器人，尤其關於機器人中安全監控系統，在運作中產生異常的診斷方法。

隨著機器人的技術蓬勃發展，工廠利用協作機器人，協助作業人員快速進行加工組裝製造作業，雖可提高工廠生產效率，但是協作機器人是否正常的運作，嚴重影響到周邊作業人員的安全性，因此維護機器人作業的安全成為各國重要的安全標準規範。

先前技術的美國專利案US9266240，揭露在機器人驅動馬達側設置第一感測器，對驅動馬達的轉動狀態進行檢測，機器人並在驅動馬達經減速機構的動力輸出端，設置另一個第二感測器，檢測減速後的轉動狀態。再藉由控制系統接收來自第一感測器的第一檢測訊號和來自第二感測器的第二檢測訊號，以雙迴路獨立分開計算安全功能，並根據第一感測器訊號與第二感測器訊號計算結果的比對差異，判斷安全監控系統出現異常或故障。隨著安全監控系統異常後，基於第一感測器的第一檢測訊號或第二感測器的第二檢測訊號計算的機器人安全功能，也跟著喪失正確性，無法對機器人維持可靠的安全監視，因而必需立即啟動安全設定，緊急停 止機器人，以避免機器人碰撞損傷及維護周邊作業人員的安全性。

然而，前述先前技術在安全監控系統異常後，就立即啟動安全設定，將導致機器人停機，不僅影響工廠的生產效率，且判斷安全監控系統異常時，亦無法判斷何組的感測器發生失效，或者何迴路安全監控系統本身出現異常，因而停機後需再耗費時間才能找出失效的元件進行維修，提高維修成本及延長待機時間，降低工廠的生產效率。因此，機器人在安全監控系統異常的診斷方法上，仍有問題亟待解決。

本發明的目的提供一種機器人安全監控系統及其診斷異常的方法，藉由在複數迴路的安全監控單元，個別安全監控單元定時執行測試程式，比對測試時間及出廠驗證時間的差異，診斷出異常的安全監控單元，以提高維修效率。

本發明的另一目的提供一種機器人安全監控系統及其診斷異常的方法，診斷出異常的安全監控系統時，立即關斷電源開關，停止機器人，以提高安全性。

本發明的再一目的提供一種機器人安全監控系統及其診斷異常的方法，診斷安全監控系統出現異常時，發出異常通報，並選擇正常的安全監控單元進行運作，等待維修，以提高生產效率。

為了達到前述發明的目的，本發明機器人安全監控系統，由機器人產生運作訊號，並儲存預設測試程式與出廠前執行預設測試程式紀錄的驗證時間，經複數安全監控單元接收機器人運作訊號，進行複數迴路計算安全功能，以安全監控機器人的運作，電源供應器分別供給電源給機 器人及複數安全監控單元，並在供給電源給機器人的電路上，設置相對應複數安全監控單元的複數電源開關，安全監控系統根據複數安全監控單元各自執行預設測試程式紀錄的測試時間，與儲存的驗證時間進行比對，當驗證時間與測試時間的差值絕對值不大於預設閥值，診斷該安全監控單元正常，控制導通相對應該安全監控單元的電源開關，供給機器人的電源，機器人正常運作，當驗證時間與測試時間的差值絕對值大於預設閥值，診斷該安全監控單元異常，控制關斷相對應該安全監控單元的電源開關，停止供給機器人的電源，機器人停止運作。

本發明機器人安全監控系統診斷異常的方法，首先儲存的預設測試程式及驗證時間，再開始自動定時執行進行診斷異常程序，各個安全監控單元執行預設測試程式，並紀錄測試時間，計算驗證時間減去測試時間的差值絕對值，檢查差值絕對值不小於預設的閥值時，診斷該安全監控單元異常，通報該安全監控單元異常，並控制關斷該安全監控單元相對應的電源開關，讓機器人停止運作。檢查差值絕對值小於預設的閥值時，診斷該安全監控單元正常，控制導通該安全監控單元相對應的電源開關，讓機器人正常運作。

1:安全監控系統

2:機器人

3:第一安全監控單元

4:第二安全監控單元

5:電源供應器

6:電路

S1:第一電源開關

S2:第二電源開關

Td:測試時間

Tr:驗證時間

圖1 為本發明機器人安全監控系統的功能方塊示意圖。

圖2 為本發明機器人安全監控系統診斷異常的方法的流程圖。

圖3 為本發明另一實施例機器人安全監控系統診斷異常的方法的流程圖。

有關本發明為達成上述目的，所採用之技術手段及其功效，茲舉實施例，並配合圖式加以說明如下。

如圖1所示，為本發明機器人安全監控系統的功能方塊示意圖。圖1中，本發明的安全監控系統1，對機器人2設置第一安全監控單元3及第二安全監控單元4，進行雙迴路安全監控機器人2的安全功能是否正常運作，本實施例雖以第一安全監控單元及第二安全監控單元舉例說明，但包含且不限於本實施例，複數安全監控單元亦可適用本發明。本發明的安全監控系統1，另包含電源供應器5，分別供給電源給機器人2、第一安全監控單元3及第二安全監控單元4，並在電源供應器5供給電源給機器人2的電路6上，設置第一電源開關S1及第二電源開關S2，第一電源開關S1由安全監控系統1根據第一安全監控單元3是否異常，控制導通或關斷供給機器人2的電源，而第二電源開關S2則由安全監控系統1根據第二安全監控單元4是否異常，控制導通或關斷供給機器人2的電源，導通電路6的電源時，機器人2可正常啟動運作，而關斷電路6的電源時，機器人2就立即停止運作。

本發明的安全監控系統1的第一安全監控單元3及第二安全監控單元4，連接至機器人2，個別接收機器人2運作訊號，利用預設程序計算機器人2的各種安全功能，以監控機器人2正常運作。各個安全監控單元，在正常的迴路下，對特定安全功能的計算程序，都能保持一定的處理時間，一旦安全監控單元的迴路中例如微處理器或感測器或電子元件等產生異常，就無法正常運作，造成處理時間的延宕，而增長處理時間。因此，本發明利用安全監控單元對特定安全功能的計算程序的處理時間是否增長， 作為診斷機器人安全監控系統是否異常的標準。

本發明在機器人2出廠前，機器人2檢測正常下，利用對特定安全功能的計算程序預設測試程式，讓機器人2的各個安全監控單元，分別對特定安全功能進行計算，並紀錄計算時間，作為各個安全監控單元檢測正常的驗證時間(Tr)，並將預設測試程式與驗證時間加以儲存在機器人2做為參考。而在機器人2出廠後，在機器人2運轉的過程中，本發明的安全監控系統1將設定機器人2的各個安全監控單元，自動定時執行儲存的預設測試程式，並紀錄計算時間，作為各個安全監控單元運轉測試的測試時間(Td)，將各個安全監控單元的測試時間(Td)與儲存的驗證時間(Tr)進行比對，計算驗證時間(Tr)減去測試時間(Td)的差值絕對值，假如差值絕對值小於預設的閥值，表示執行運作的安全監控單元正常，執行預設測試程式的測試時間未增長，安全監控系統1將控制導通該安全監控單元相對應的電源開關，讓機器人2正常運作，假如差值絕對值不小於預設的閥值，表示執行運作的安全監控單元出現異常，執行預設測試程式的測試時間已增長，安全監控系統1將通報該安全監控單元異常，並控制關斷該安全監控單元相對應的電源開關，讓機器人2停止運作。因此，本發明的安全監控系統1在任一安全監控單元出現異常時，將控制關斷該安全監控單元相對應的電源開關，讓機器人2停止運作，以確保作業安全。

如圖2所示，為本發明機器人安全監控系統診斷異常的方法的流程圖。本發明機器人安全監控系統異常的診斷方法的詳細步驟說明如下：步驟K1，儲存的預設測試程式及驗證時間(Tr)；在步驟K2，開始自動定時執行進行診斷異常程序；步驟K3，讓各個安全監控單元執行預設測試 程式；步驟K4，紀錄測試時間(Td)；步驟K5，計算驗證時間(Tr)減去測試時間(Td)的差值絕對值；步驟K6，檢查差值絕對值是否小於預設的閥值？假如差值絕對值小於預設的閥值，則至步驟K7，診斷正常，控制導通該安全監控單元相對應的電源開關，讓機器人正常運作，假如差值絕對值不小於預設的閥值，則至步驟K8，診斷異常，通報該安全監控單元異常；再至步驟K9，控制關斷該安全監控單元相對應的電源開關，讓機器人停止運作。

因此，本發明機器人安全監控系統及其診斷異常的方法，就可藉由在複數迴路的安全監控單元，對個別安全監控單元自動定時執行測試程式，比對測試時間及出廠驗證時間的差異，診斷出異常的安全監控單元，通報異常進行維修，並立即關斷異常的安全監控單元相對應的電源開關，停止機器人，達到提高維修效率及作業安全性的發明目的。

如圖3所示，為本發明另一實施例的機器人安全監控系統診斷異常的方法的流程圖。本實施例與前實施例相同處，在利用比對測試時間及出廠驗證時間的差異，診斷出異常的安全監控單元，通報異常等待維修，而主要不同處在於，本實施例在診斷出異常的安全監控單元後，選擇正常的安全監控單元，讓機器人的安全監控系統維持正常運作，以提高生產效率。本實施例機器人安全監控系統異常的診斷方法的詳細步驟說明如下：步驟P1，儲存的預設測試程式及驗證時間(Tr)；在步驟P2，開始自動定時執行進行診斷異常程序；步驟P3，讓各個安全監控單元執行預設測試程式；步驟P4，紀錄測試時間(Td)；步驟P5，計算驗證時間(Tr)減去測試時間(Td)的差值絕對值；步驟P6，檢查差值絕對值是否小於預設的閥值？假如差值絕對值小於預設的閥值，則至步驟P7，控制導通該安全監控單元相對應 的電源開關，讓機器人正常運作。

在步驟P6，假如差值絕對值不小於預設的閥值，則至步驟P8，檢查安全監控單元是否全部異常？假如安全監控單元全部異常，則至步驟P9，通報安全監控單元全部異常；再至步驟P10，控制關斷電源開關，讓機器人停止運作。在步驟P8假如安全監控單元非全部異常，則至步驟P11，通報異常安全監控單元；再至步驟P12，選擇正常的安全監控單元，控制導通電源開關，讓機器人的安全監控系統維持正常運作。

因此，本發明的機器人安全監控系統及其診斷異常的方法，就可在診斷安全監控系統出現異常時，對異常的安全監控單位發出異常通報，等待維修，並在等待維修期間，控制導通電源開關，選擇正常的安全監控單元，維持安全監控系統進行運作，達到提高生產效率的發明目的。

以上所述者，僅為用以方便說明本發明之較佳實施例，本發明之範圍不限於該等較佳實施例，凡依本發明所做的任何變更，於不脫離本發明之精神下，皆屬本發明申請專利之範圍。

1:安全監控系統

2:機器人

3:第一安全監控單元

4:第二安全監控單元

5:電源供應器

6:電路

S1:第一電源開關

S2:第二電源開關

Claims (11)

1. 一種機器人安全監控系統，包含：

   機器人，產生運作訊號，並儲存預設測試程式與驗證時間；

   複數安全監控單元，接收機器人運作訊號，進行複數迴路計算安全功能，以安全監控機器人的運作；

   電源供應器，分別供給電源給機器人及複數安全監控單元，並在供給電源給機器人的電路上，設置相對應複數安全監控單元的複數電源開關；

   其中，根據複數安全監控單元各自執行預設測試程式紀錄的測試時間，與儲存的驗證時間進行比對，當驗證時間與測試時間的差值絕對值不大於預設閥值，診斷該安全監控單元正常，控制導通相對應該安全監控單元的電源開關，當驗證時間與測試時間的差值絕對值大於預設閥值，診斷該安全監控單元異常，控制關斷相對應該安全監控單元的電源開關。
2. 如申請專利範圍第1項所述之機器人安全監控系統，其中該電路導通時，供給機器人的電源，機器人正常啟動運作，而電路關斷時，停止供給機器人的電源，機器人停止運作。
3. 如申請專利範圍第1項所述之機器人安全監控系統，其中該驗證時間為機器人出廠前執行預設測試程式紀錄的時間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之機器人安全監控系統，其中該預設測試程式為對特定安全功能的計算程序預設的程式。
5. 一種機器人安全監控系統診斷異常的方法，其步驟包含：

   儲存的預設測試程式及驗證時間；

   開始進行診斷異常程序；

   各個安全監控單元執行預設測試程式；

   紀錄測試時間；

   計算驗證時間減去測試時間的差值絕對值；

   檢查差值絕對值不小於預設的閥值；

   診斷該安全監控單元異常。
6. 如申請專利範圍第5項所述之機器人安全監控系統診斷異常的方法，其中檢查差值絕對值小於預設的閥值，診斷該安全監控單元正常，控制導通該安全監控單元相對應的電源開關，讓機器人正常運作。
7. 如申請專利範圍第5項所述之機器人安全監控系統診斷異常的方法，其中診斷該安全監控單元異常時，通報該安全監控單元異常，並控制關斷該安全監控單元相對應的電源開關，讓機器人停止運作。
8. 如申請專利範圍第5項所述之機器人安全監控系統診斷異常的方法，其中診斷該安全監控單元異常時，再檢查複數安全監控單元全部異常，通報複數安全監控單元全部異常，並控制關斷電源開關，讓機器人停止運作。
9. 如申請專利範圍第8項所述之機器人安全監控系統診斷異常的方法，其中再檢查複數安全監控單元非全部異常時，通報異常的安全監控單元。
10. 如申請專利範圍第9項所述之機器人安全監控系統診斷異常的方法，其中複數安全監控單元非全部異常時，選擇正常的安全監控單元運作，並控制導通電源開關，讓機器人的安全監控系統維持正常運作。
11. 如申請專利範圍第5項所述之機器人安全監控系統診斷異常的方法，其中該機器人安全監控系統自動定時執行。

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