具有示教便携式单元和用于检测何时TPU离开机器人工作间的检测单元的工业机器人系统

摘要

一种工业机器人系统，包括：至少一个工业机器人，其包括位于机器人工作间(10)内的至少一个机械手(1)；控制单元(2)，用于控制机械手；以及便携式操作员控制装置(4)，其在下文中称作TPU，用于教导或手动操作机械手。该系统还包括：检测单元(16a，16b)，用于检测何时TPU离开机器人工作间；以及警报发生器，用于在检测到TPU离开机器人工作间时向操作员发出警报。

权利要求

1.一种工业机器人系统，包括：

至少一个工业机器人，包括位于机器人工作间(10)内的至少一个机 械手(1)；

控制单元(2)，用于控制所述机械手；以及

便携式操作员控制装置(4)，以下称作TPU，用于手动操作所述机 械手，其中所述TPU包括安全设备(8，9)，且所述系统包括安全功能(24)， 所述安全功能在命令下使所述TPU的所述安全设备起作用和不起作用， 其特征在于该系统还包括：检测单元(16a，16b；48)，用于检测何时所述TPU离开所述机器人 工作间；以及警报发生器(28)，用于在检测到所述TPU离开所述工作间且所述安 全设备起作用时向操作员发出警报，从而使操作员注意所述TPU正在所 述安全设备起作用的情况下离开所述机器人工作间这一事实。

2.根据权利要求1所述的工业机器人系统，其中所述系统还包括：

定时器(30)，其在检测到所述TPU离开所述机器人工作间时开始运 行；以及检查模块(32)，用于检查在所述TPU离开所述机器人工作间时的时 间点之后的一定时间段，所述TPU的所述安全设备是否仍然起作用，且 所述机器人系统适用于如果在所述TPU离开所述机器人工作间时的时间 点之后的所述时间段所述安全设备仍然起作用，则自动紧急停止所述机器 人。

3.根据权利要求2所述的工业机器人系统，其中：

所述检测单元(16a，16b；48)还适用于检测何时所述TPU进入所 述机器人工作间且所述安全设备不起作用；以及所述警报发生器(28)还适用于在检测到所述TPU进入所述机器人 工作间且所述安全设备不起作用时向操作员发出警报。

4.根据权利要求3所述的工业机器人系统，其中：

所述定时器(30)还适用于在检测到所述TPU在安全设备不起作用 的情况下进入所述机器人工作间时开始运行；以及所述检查模块(32)还适用于检查在所述TPU进入所述机器人工作 间时的时间点之后的一定时间段，所述TPU是否仍然位于所述机器人工 作间内且所述TPU的所述安全设备是否仍然不起作用，且所述机器人系 统适用于如果在所述TPU进入所述机器人工作间时的时间点之后的所述 时间段，所述TPU仍然在所述机器人工作间内，且所述安全设备仍然不 起作用，则自动紧急停止所述机器人。

5.根据前述任一项权利要求所述的工业机器人系统，其中所述系统 还包括识别单元(20)，用于在所述TPU进入和离开所述机器人工作间时 识别所述TPU。

6.根据权利要求5所述的工业机器人系统，其中所述系统包括登记 单元(26)，用于在所述TPU进入所述机器人工作间时登记所述TPU， 且在所述TPU离开所述机器人工作间时撤销登记。

7.根据权利要求5所述的工业机器人系统，其中所述系统包括这样 的装置，该装置用于在检测到所述TPU正在进入所述机器人工作间时， 检查所述TPU是否耦合到位于所述机器人工作间内的任何机械手的控制 单元，且所述机器人系统适用于在检测到没有耦合到位于所述机器人工作 间内的任何机械手的所述控制单元的TPU正在进入所述工作间时，紧急 停止所述机器人。

8.根据权利要求1所述的工业机器人系统，其中所述检测单元适用 于检测何时没有TPU的人正在进入所述机器人工作间，且所述机器人系 统适用于在检测到没有TPU的人正在进入所述机器人工作间时紧急停止 所述机器人。

9.根据权利要求1所述的工业机器人系统，其中所述TPU适用于与 所述控制单元无线通信。

10.一种用于确保工业机器人系统的安全的方法，所述工业机器人系 统包括：至少一个工业机器人，其包括位于机器人工作间内的至少一个机 械手；控制单元，用于控制所述机械手；以及便携式操作员控制装置(4)， 以下称作TPU，用于手动操作所述机械手，其中所述TPU包括安全设备 (14，15)，且所述系统包括安全功能，所述安全功能在命令下使所述TPU 的所述安全设备起作用和不起作用，所述方法包括：检测何时所述TPU离开所述机器人工作间；以及

在检测到所述TPU离开所述工作间且所述安全设备起作用时向操作 员发出警报，以使操作员注意到所述TPU正在所述安全设备起作用的情 况下离开所述机器人工作间这一事实。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法还包括检查在所述 TPU离开所述机器人工作间时的时间点之后的一定时间段所述TPU的所 述安全设备是否仍然起作用，并基于该检查命令紧急停止所述机器人。

12.根据权利要求10-11中任一项所述的方法，其中所述方法包括：

检测何时所述TPU进入所述机器人工作间且所述安全设备不起作 用；

检查所述TPU的所述安全设备是起作用还是不起作用；以及

在检测到所述TPU进入所述机器人工作间且所述安全设备不起作用 时向所述操作员发出警报，以使操作员注意到所述TPU正在安全设备不 起作用的情况下进入所述工作间这一事实。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述方法还包括检查在所述 TPU进入所述机器人工作间时的时间点之后的一定时间段，所述TPU是 否仍然位于所述机器人工作间内，且所述TPU的所述安全设备是否仍然 不起作用，并基于该检查命令紧急停止所述机器人。

14.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法还包括在所述TPU 进入和离开所述机器人工作间时识别所述TPU。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述方法还包括在检测到TPU 正在进入所述机器人工作间时，检查所述TPU是否耦合到位于所述机器 人工作间内的任何机械手的控制单元，并在检测到没有耦合到位于所述机 器人工作间内的任何机械手的控制单元的TPU正在进入工作间时，紧急 停止所述机器人。

16.根据权利要求14-15中任一项所述的方法，其中所述方法包括在 检测到所述TPU进入所述机器人工作间时登记所述TPU，并在检测到所 述TPU离开所述机器人工作间时撤销登记。

17.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法包括检测何时没有 TPU的人正在进入所述机器人工作间，并在检测到该情况时紧急停止所 述机器人。

18.根据权利要求10所述的方法，其中所述警报是可听、可视或可 触的。

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业机器人系统，所述机器人系统包括：一个工业机 器人，所述工业机器人包括至少一个机械手和控制所述机械手的控制单 元；以及无线地连接到控制单元的便携式操作员控制装置(TPU)。本发 明还涉及用于确保该工业机器人系统中的安全的方法。

背景技术

工业机器人被编程以沿着工作路径执行工作。为了编程或者教导机器 人工作，机器人被操纵到沿期望工作路径的位置上。这些位置被作为指令 存储在控制单元中的存储器中。在机器人的工作过程中，程序指令被执行， 从而使得机器人按照期望进行工作。
控制机器人的人员被称为操作员。在下文中，“用户”和“操作员” 是同义词。工业机器人可以工作于不同的工作模式。例如，当机器人被置 于手动操作模式时，机器人受控于通常被称为示教单元的便携式操作员控 制装置，其在下文中被称为TPU。TPU用于手动控制机器人，例如教导 或者编程机器人以遵循工作路径。TPU还可以用于监视机器人程序，改 变该程序中的特定变量，启动、停止和编辑该程序。当将机器人切换到自 动模式时，控制单元控制机器人。
TPU包括：操作员控制装置，例如操纵杆、球、一组按钮或其任意 组合；可视显示单元；以及安全设备，用于保护用户在手动控制机器人期 间不受伤害，诸如使能装置和停止装置之类，所述停止装置例如紧急停止 按钮或者条件停止按钮。使能装置例如是开关或者按钮，它们必须由操作 员按下才能允许TPU控制机器人。为了安全起见，TPU通常配置有紧急 停止按钮，紧急停止按钮允许操作员在任何时候通过按下该按钮无条件地 停止机器人，或者配置有条件停止按钮，该按钮允许操作员有条件地停止 机器人。
出于安全考虑，机械手经常放在机器人工作间。机器人工作间通常是 封闭区域，例如机器人工作间被具有门的围墙封闭。
在包括多个机器人的机器人系统中，使用无线TPU是有利的。国际 专利申请WO03036324公开了一种包括受无线TPU控制的工业机器人的 工业机器人系统。TPU经由数据链路和机器人控制系统进行通信。该文 件披露，限定了一个或多个区域，在其之内允许TPU在安全的情况下经 由数据链路与控制系统建立通信。当TPU移动离开机器人并且到达限定 区域外面时，系统被编程从而自动地断开控制单元和TPU之间的数据链 路。当TPU再次回到限定区域时，数据链路被再次建立。
当TPU已连接到网络且在TPU和所选择的机器人的控制系统之间已 建立通信时，TPU必须耦合到机器人。将TPU耦合到机器人包括将TPU 连接到机器人的安全系统，以及将操作员登录到机器人的控制系统。将 TPU连接到机器人的安全系统包括激活机器人的使能功能，这就意味着 针对机器人，使TPU的使能装置起作用。于是，当使能功能被激活时， TPU的使能装置就起作用，并且当TPU的使能按钮被按下时，就可以例 如通过操纵杆移动机器人。
将TPU连接到机器人的安全系统还包括激活机器人的紧急停止功 能，这例如意味着针对机器人，使TPU的紧急停止按钮起作用。当激活 TPU的紧急停止功能时，TPU的紧急停止按钮起作用且可通过按下紧急 停止按钮紧急停止机器人。如果TPU的紧急停止功能被无效，则TPU的 紧急停止按钮不起作用，且当按下紧急停止按钮时什么也不发生。
当操作员不再希望控制机器人时，他必须通过从TPU向控制单元发 出退出命令来断开TPU和机器人的控制单元之间的连接。退出命令使操 作员从控制单元退出并使TPU的安全功能无效，这意味着TPU的安全设 备不起作用。为了避免发生事故和机器人的意外紧急停止，只要无线TPU 在机器人工作间外，TPU的安全设备就应不起作用。

发明内容

本发明的目的是提高工业机器人系统中的安全。
根据本发明一方面，通过根据本发明的一种工业机器人系统实现该目 的。该工业机器人系统包括：至少一个工业机器人，包括位于机器人工作 间内的至少一个机械手；控制单元，用于控制所述机械手；以及便携式操 作员控制装置，以下称作TPU，用于手动操作所述机械手，其中所述TPU 包括安全设备，且所述系统包括安全功能，所述安全功能在命令下使所述 TPU的所述安全设备起作用和不起作用。
根据本发明，该系统还包括：检测单元，用于检测TPU何时离开机 器人工作间；以及警报发生器，用于在检测到TPU正在离开机器人工作 间时向操作员发出警报，以使操作员注意到TPU正在离开工作间这一事 实。该警报例如是可听、可见或可触的。该警报例如是显示在TPU的显 示单元上的消息。
在该上下文中，机器人工作间是围绕机械手的限定安全区域。在机器 人工作间内应用某些安全规则。一个安全规则例如是TPU的安全设备必 须在机器人工作间内起作用。出于安全考虑，机器人工作间应至少覆盖机 器人的工作范围。以某种方式，例如通过地上的可视标记线或通过围墙来 标出机器人工作间的边界线。
本发明使操作员注意到TPU正在离开机器人工作间这一事实。当操 作员离开机器人工作间时，他应尽快使TPU的安全设备不起作用，然后 例如将机器人切换回自动模式。在安全设备起作用的情况下离开机器人工 作间意味着TPU仍然控制机器人的移动。这会导致机器人的无意的移动 或停止，这是应当避免的。
本发明特别适合于这样的TPU，该TPU适用于与控制单元无线通信。 具有无线TPU的机器人系统包括安全功能，该安全功能在命令下使TPU 的安全设备起作用和不起作用。对于无线TPU，很容易忘记使安全设备 不起作用，并在安全设备起作用的情况下从机器人工作间离开较大距离。
根据本发明一个实施例，为了简化，每次操作员离开工作间都发出警 报。
根据本发明另一实施例，警报发生器适用于在检测到TPU离开工作 间且安全设备起作用时生成所述警报。例如，系统可包括：定时器，其在 检测到TPU离开机器人工作间时开始运行；以及检查模块，用于检查TPU 的安全设备在TPU离开机器人工作间时的时间点之后的一定时间段是否 仍然起作用，且机器人系统适用于如果在该时间点安全设备仍然起作用则 生成警报。因此，仅当操作员忘记使安全设备不起作用时才对其发出警报。
根据本发明一个实施例，该系统还包括：定时器，其在检测到TPU 离开机器人工作间时开始运行；以及检查模块，用于检查在TPU离开机 器人工作间时的时间点之后的一定时间段，TPU的安全设备是否仍然起 作用。机器人系统适用于如果在TPU离开机器人工作间时的时间点之后 的所述时间段安全设备仍然起作用，则自动紧急停止机器人。作为第一安 全步骤，操作员被警报其正在TPU具有起作用的安全设备的情况下离开 机器人工作间。然后，操作员有一定的时间段可自由处理以发出命令使安 全设备不起作用。如果经过该时间段安全设备仍然起作用，则作为第二安 全步骤机器人被紧急停止。该实施例防止操作员在没有使TPU的安全设 备不起作用的情况下错误地离开机器人工作间，从而提高机器人系统的安 全性。
根据本发明一个实施例，该系统还包括：检测单元，用于检测何时在 安全设备不起作用的情况下TPU进入机器人工作间；以及警报发生器， 用于在检测到TPU进入机器人工作间且安全设备不起作用时对操作员生 成警报。本发明使操作员注意到其正在TPU具有不起作用的安全设备的 情况下进入机器人工作间。在TPU具有不起作用的安全设备的情况下进 入机器人工作间是危险的，应避免该情况。该实施例进一步提高了机器人 系统的安全性。
根据本发明一个实施例，该系统包括：定时器，其在检测到TPU在 安全设备不起作用的情况下进入机器人工作间时开始运行；以及检查模 块，用来检查在TPU进入机器人工作间时的时间点之后的一定时间段， TPU是否仍然在机器人工作间内以及TPU的安全设备是否仍然不起作 用。该机器人系统适用于如果在TPU进入机器人工作间时的时间点之后 的所述时间段TPU仍然位于机器人工作间内且安全设备仍然不起作用， 则自动紧急停止机器人。作为第一安全第一步骤，操作员被警报他正在 TPU具有不起作用的安全设备的情况下进入机器人工作间这一事实。然 后操作员有一定的时间段可自由处理以发出命令使安全设备起作用。作为 第二安全第一步骤，如果在该时间段内没有使安全设备起作用且TPU仍 然位于机器人工作间内，则机器人被紧急停止。该实施例防止操作员在没 有使TPU的安全设备起作用的情况下错误地进入机器人工作间，并从而 提高机器人系统的安全性。
根据本发明一个实施例，该系统还包括识别单元，用于在进入和离开 机器人工作间时识别TPU。各TPU设置有唯一的ID(identification，身 份证明)，例如唯一的身份号或标记，且识别单元适用于读取TPU的ID。 该实施例使控制单元可识别哪个TPU正进入机器人工作间并基于TPU的 身份执行安全检查。例如，安全检查包括检查TPU是否被授权在机器人 工作间中使用。
根据本发明一个实施例，该系统包括登记单元，用于在TPU进入机 器人工作间时登记TPU并在TPU离开机器人工作间时撤销登记。由于识 别单元和登记单元，可知道特定TPU是位于工作间之内还是之外。该实 施例在如下方面是有利的：机器人系统包括多个TPU，且系统可知道哪 个TPU在工作间内以及哪个在工作间外。
根据本发明一个实施例，该系统包括这样的装置，该装置用于当检测 到TPU正在进入机器人工作间时检查TPU是否耦合到位于机器人工作间 内的任何机械手的控制单元，且机器人系统适用于在检测到没有耦合到位 于机器人工作间内的任何机械手的控制单元的TPU正在进入工作间时紧 急停止机器人。该实施例防止不属于机器人工作间的TPU进入工作间。 例如，耦合到一个机器人工作间内的机器人的TPU被阻止进入另一个机 器人工作间。该实施例例如在工作地点包括多个机器人工作间方面是有利 的。
根据本发明一个实施例，检测单元适用于检测何时没有携带TPU的 人正在进入机器人工作间，且机器人系统适用于当检测到没有TPU的人 正在进入机器人工作间时紧急停止机器人。在TPU不具有起作用的安全 设备的情况下进入机器人工作间是危险的。该实施例进一步提高了机器人 系统的安全性。
根据本发明实施例，安全设备包括使能装置，该使能装置在激活时借 助于TPU和/或停止装置启动机器人的手动操作，所述停止装置在激活时 紧急停止机器人。该停止装置例如是紧急停止按钮或条件停止按钮。
根据本发明另一方面，通过根据本发明的一种用于确保工业机器人系 统的安全的方法来实现本发明的目的。该方法包括：检测何时TPU离开 机器人工作间；以及在检测到TPU离开工作间且安全设备起作用时向操 作员发出警报，以使操作员注意到TPU正在安全设备起作用的情况下离 开机器人工作间这一事实。
根据本发明又一方面，通过可直接载入计算机或处理器的内部存储器 的计算机程序来实现本发明目的，该计算机程序包括用于当所述程序在计 算机上运行时执行根据本发明的方法的步骤的软件代码部分。所述计算机 程序在计算机可读介质上或通过网络提供。
根据本发明另一方面，通过具有记录于其上的程序的计算机可读介质 实现本发明的目的，其中所述程序使计算机执行根据本发明的方法的步骤 且所述程序运行在计算机上。

附图说明

现在通过说明本发明不同的实施例并参照附图更详细解释本发明。
图1示出根据本发明第一实施例的工业机器人系统。
图2示出机器人的控制单元的一部分的框图。
图3示出根据本发明第二实施例的工业机器人系统。
图4a-c是示出根据本发明的方法的第一实施例的流程图。
图5是示出根据本发明的方法的第二实施例的流程图。

具体实施方式

图1示出根据本发明第一实施例的工业机器人系统。该机器人系统包 括：机械手1；控制单元2，用于控制机械手2；以及便携式操作员控制 装置4，其在下文称作TPU(Teach Pendant Unit，示教单元)，用于教导 和手动操作机械手。控制单元2包括用于在自动和手动模式之间切换的开 关3。TPU经由数据链路如无线数据链路与控制单元3通信。TPU包括 显示屏幕6、功能键、操纵杆7、紧急停止按钮8和使能装置9。TPU还 包括天线和无线电模块，用于与控制单元2无线通信。操纵杆7用来当手 动操作机器人时控制机械手的移动。
使能装置9包括按钮12，该按钮必须被操作员按下以使可通过TPU 手动控制机器人。当操作员释放使能装置9的按钮时，机器人不再被TPU 操作。紧急停止按钮8在激活时导致紧急停止。使能装置9和紧急停止装 置8是TPU的安全设备的部分。然而，在其它实施例中，安全设备代替 地可包括条件停止按钮，以及其它类型的停止装置，或仅包括使能装置。
机械手1置入叫做机器人工作间的封闭区域10。在该实施例中，机 器人工作间被围墙12封闭，围墙12设置有开口13，其具有用于进入和 退出机器人工作间的门14的开口13。操作员必须通过开口13进入和离 开机器人工作间。
机器人系统包括检测单元16，其检测何时TPU进入和离开机器人工 作间10。该检测单元例如通过检测何时操作员正在进入或离开机器人工 作间来直接或间接检测TPU。在该实施例中，相同的检测单元用来检测 TPU正在进入和离开工作间。然而，在另一实施例中，可使用两个不同 的检测单元，一个单元用来检测何时TPU离开工作间，而另一个单元则 用来检测何时TPU进入工作间。
例如，检测单元位于工作间的门上或其附近。从而可容易地检测何时 TPU进入和离开工作间。在该实施例中，检测单元16与机器人工作间的 进入/退出开口相连接地布置。检测单元可基于任何合适的已知的检测器 技术，例如移动检测器、IR(infrared radiation，红外辐射)、GPS(global positioning system，全球定位系统)、图像识别或板，所述板位于地板中， 用于检测何时操作员按下它。图1所示的检测单元包括第一部分16a，用 于生成穿过机器人工作间的开口13的光束，以及第二部分16b，用于检 测何时人或物通过门从而短时间挡住光束。检测单元连接到控制单元2。 当检测单元检测到有人正在进入或离开工作间时，检测单元向控制单元发 送关于该进入或离开的信息。
工业机器人系统还包括识别单元，用于在进入和离开机器人工作间时 识别TPU。在该实施例中，TPU设置有唯一的标记18，例如条形码，且 识别单元是读取TPU上的标记的读取器20，例如条形码读取器。读取器 20位于工作间外并靠近开口13。在进入工作间之前，操作员必须通过使 标记18保持在读取器20前面来登记TPU。在本发明的另一实施例中， TPU向识别单元发送唯一的无线电信号，该识别单元基于该唯一的无线 电信号识别TPU。任何合适的已知识别技术可用来识别TPU。关于TPU 的身份的信息被发送到机器人的控制单元2。
图2示出对本发明必不可少的控制单元的部分的框图。控制单元2 包括适当的装置，用于与TPU通信，并且用于从检测单元16d和识别单 元20接收信息。控制单元包括CPU(中央处理单元)和用于存储软件的 存储装置22，其中所述软件包括用于执行本发明的程序指令。
控制单元2还包括安全功能24，该安全功能在激活时使TPU的安全 设备起作用，在被无效时使TPU的安全设备不起作用。在该实施例中安 全功能使TPU的使能装置9和紧急停止装置8起作用和不起作用。然而 在另一实施例中，安全功能可以使使能装置或紧急停止装置起作用和不起 作用。在将TPU耦合到机器人的过程中向控制单元2发送用于激活安全 功能的命令。将TPU耦合到机器人包括将TPU连接到机器人的安全功能， 并将操作员登录到机器人的控制单元。在该实施例中，操作员启动TPU 到机器人的耦合，从而启动安全功能的激活。在TPU从机器人退出的过 程中向控制单元发送用于无效安全功能的命令。在该实施例中，操作员启 动TPU从机器人的退出，从而启动安全功能的无效。
控制单元的安全功能包括使能电路，经常叫做使能链。该使能电路必 须在操作员被允许通过TPU手动操作机器人以前被激活。当安全功能被 激活时，TPU的安全设备起作用，这意味着安全设备进入正常运转状态 并准备好被使用。当安全功能被无效时，TPU的安全设备不起作用，这 意味着安全设备不工作且不能被使用。出于安全考虑，操作员应在进入机 器人工作间之前将TPU耦合到机器人。
控制单元2还包括登记单元26，用于在TPU进入机器人工作间时登 记TPU并在TPU离开机器人工作间时撤销登记。登记单元存储目前位于 工作间内的一个或多个TPU的身份。因此登记单元知道哪个TPU位于工 作间内。
控制单元2还包括警报发生器28，用于在检测到TPU离开机器人工 作间时向操作员发出警报。在该实施例中，警报发生器28还在检测到在 安全设备不起作用的情况下TPU进入机器人工作间时向操作员发出警 报。该警报例如可以是声音信号如嘟嘟声、TPU的振动或可视警报如警 报灯。例如，该警报是显示在TPU的显示装置上的消息。在离开工作间 时，该消息例如通知操作员其正在TPU的安全设备起作用的情况下离开 工作间这一事实。在进入工作间时，该消息例如通知操作员其正在TPU 的安全设备不起作用的情况下进入工作间这一事实。警报发生器28向 TPU发送指令以显示警报消息。
控制单元2还包括：定时器30，其在检测到TPU在安全设备不起作 用的情况下进入机器人工作间时开始运行；以及检查模块32，其在TPU 进入机器人工作间时的时间点之后的一定时间段，检查TPU是否仍然在 机器人工作间内以及TPU的安全设备是否仍然不起作用。如果在经过所 述时间段之后TPU仍然在机器人工作间内且安全设备仍然不起作用，则 控制单元紧急停止机器人。
定时器30还在检测到TPU离开机器人工作间时开始运行。检查模块 32还适用于在TPU离开机器人工作间时的时间点之后的一定时间段，检 查TPU的安全设备是否仍然起作用。如果在经过所述时间段时安全设备 仍然起作用，则控制单元紧急停止机器人。该时间段基于安全考虑来确定。 在TPU进入机器人工作间时的时间点之后等待的时间段长度可不同于在 TPU离开机器人工作间时的时间点之后等待的时间段的长度。考虑到安 全因素，在TPU离开机器人工作间时的时间点之后等待的时间段的长度 可大于在TPU进入机器人工作间时的时间点之后等待的时间段的长度。
图3示出根据本发明第二实施例的工业机器人系统。两个机械手40 和41连接到控制单元42。机器人系统包括用于手动控制机械手的至少一 个TPU 43。各TPU被赋予唯一的ID(identity，身份)。各TPU设置有 信号发生器，用于生成代表其ID的唯一的识别信号，以及发送器44，用 于发送该识别信号。控制单元42包括接收器，用于从TPU接收该识别信 号。因此控制单元被通知进入和离开机器人工作间的各TPU的身份。在 将TPU耦合到控制单元的过程中，关于TPU的身份的信息被发送到控制 单元。因此，控制单元知道耦合到该控制单元的所有TPU的身份。
机械手40和44位于机器人工作间46内。机器人工作间的边界通过 地上的可视线47标出。安装照相机48使得机器人工作间的整个区域都在 照相机的视野内。照相机48连接到控制单元42。从照相机捕获的图像的 连续流被发送到控制单元42。控制单元包括用于执行图像识别的软件。 该图像识别软件适用于基于从照相机接收的图像，检测是否有人正在进入 或离开机器人工作间，即是否有人正在跨过到达工作间的边界线47。该 图像识别软件还适用于确定是否此人正携带TPU。如果图像识别软件检 测到不携带TPU的人正在试图进入工作间，则控制单元适用于立即紧急 停止机器人。如果图像识别软件检测到携带TPU的人正在进入工作间， 而TPU的身份不对应于耦合到控制单元的任何TPU，则控制单元适用于 立即紧急停止机器人。如果有人在安全设备不起作用的情况下进入工作 间，则以与参照图1和图2所述相似的方式生成警报，且如果有人在安全 设备起作用的情况下离开工作间，则以与参照图1和图2所述相似的方式 生成警报。
图4a-c是图示根据本发明实施例的用于确保工业机器人系统中的安 全的方法和计算机程序的流程图。将会理解的是，流程图中的每个框能够 通过计算机程序指令来实现，所述计算机程序指令由控制单元的中央处理 单元执行。然而，一些指令还可由TPU的中央处理单元或通过外部计算 机来执行。该方法例如可用在图1所示的机器人系统中。
携带TPU的操作员在进入工作间之前，应例如通过保持TPU的条形 码18接近于工作间的开口13外部的读取器20来识别TPU。在框50，控 制系统接收TPU的身份。在识别该TPU之后，操作员通过开口13进入 工作间。检测单元16a-b检测到有人正在进入工作间。在框52，控制单 元接收关于TPU已进入工作间的通知。在框54，控制单元通过将TPU 的身份添加到保持工作间内的所有TPU的身份的寄存器来登记TPU。在 框56，控制单元检查TPU的安全设备是否起作用。如果安全设备起作用， 则从图4c的A继续，否则从图4b的B继续。
B，图4b：如果检查显示安全设备不起作用，则在框58向操作员发 出警报。在该实施例中，消息显示在TPU上的显示屏幕上。该消息例如 显示“安全设备不起作用，立即离开工作间”。在框60，在操作员在安全 设备不起作用的情况下进入工作间的同时，定时器30被启动。当定时器 已开始工作时，操作员有一定的时间段可自由处理，要么离开工作间，要 么使安全设备起作用。如果操作员在该时间段离开工作间，则TPU被撤 销登记，即TPU的身份从保持工作间内的所有TPU的身份的寄存器移除， 如框64所示。如果经过该时间段，TPU仍然位于工作间内，且安全设备 仍然不起作用，如框66、68所示，则控制单元在框69紧急停止机器人。 如果在框68此时安全设备起作用，则从图4c的A继续。
A，图4c：如果安全设备起作用且TPU位于工作间内，则等待，直 到检测单元16a-b检测到有人正在离开工作间。控制单元接收关于TPU 已离开工作间的通知，如框70所示。在接收到该信息时，控制单元在框 72向操作员发出警报。在该实施例中，该警报是显示在TPU上的显示屏 幕上的消息。该消息例如显示“您正在离开工作间。请立即使安全设备停 止工作”。在操作员离开工作间的同时，定时器30被启动，如框74所示。 当定时器已启动时，操作员有一定的时间段可自由处理以使安全设备不起 作用。操作员还必须例如通过保持TPU的条形码18接近于工作间的开口 13外的读取器20来向控制单元提供TPU的身份。控制系统接收TPU的 身份，且TPU被撤销登记，即TPU的身份从保持工作间内所有TPU的 身份的寄存器移除，如框76所示。当该时间段已过去时，如框78所示， 控制系统检查安全设备是否仍然起作用，如框80所示。如果安全设备在 经过所述时间段之后仍然起作用，则控制单元紧急停止机器人，如框82 所示。
图5是示出根据本发明第二实施例的用于确保工业机器人系统中的 安全的方法和计算机程序的流程图。该方法例如可用在图3示出的机器人 系统中。
控制单元42接收从照相机48捕获的图像的连续流，并对图像执行图 像识别，如框90所示。控制单元通过图像识别基于从照相机所接收的图 像，检测是否有人正在进入机器人工作间，以及是否有人正在没有携带任 何TPU的情况下进入工作间，如框92所示。如果检测到没有携带TPU 的人正在试图进入工作间，则控制单元适用于立即紧急停止机器人，如框 94所示。如果检测到有人正在携带TPU进入工作间，如框96所示，则 读取该TPU的身份，如框90所示。当读取TPU的身份时，检查具有该 身份的TPU是否耦合到工作间的控制单元，如框100所示。如果检查显 示TPU没有耦合到控制单元，则控制单元紧急停止机器人，如框102所 示。如果TPU耦合到控制单元，则检查TPU的安全设备是否起作用，如 框104所示。如果安全设备起作用，则从图4c的A继续，否则从图4b 的B继续。
本发明不限于所公开的实施例，可在以下权利要求的范围内作出变化 和修改。例如在另一实施例中，系统仅检测何时机器人离开工作间，并在 检测到TPU离开工作间时生成警报，而当TPU进入工作间时不进行检测， 或不生成任何警报。