安全防護(hù)空間:機(jī)器人系統(tǒng)的限定空間

安全防護(hù)空間

眾所周知，工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)特別是當(dāng)其在處理大型工件時(shí)，可能具有一個(gè)大范圍的運(yùn)動(dòng)空間。

為了適應(yīng)機(jī)器人系統(tǒng)的最大運(yùn)動(dòng)范圍，系統(tǒng)周圍的機(jī)械式防護(hù)裝置便需要擴(kuò)大保護(hù)范圍，用以保證機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)時(shí)不會(huì)與周邊防護(hù)產(chǎn)生干涉。

顯然，以這樣的理念設(shè)計(jì)的防護(hù)結(jié)構(gòu)可能造成資源的極度浪費(fèi)。如果能應(yīng)用合理的、滿足操作需求的運(yùn)動(dòng)限制，我們不僅能夠有效地提高利用率，同時(shí)也為操作人員增加了一道安全的屏障。

工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)范圍很大

限定空間的建立

機(jī)器人系統(tǒng)的限定空間，主要基于周邊的機(jī)械式防護(hù)來建立。

在考慮機(jī)器人的位置、布局并提前評(píng)估防護(hù)空間內(nèi)部的危險(xiǎn)后再進(jìn)行機(jī)械式防護(hù)的空間設(shè)計(jì)，是比較建議的流程。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，除了要考慮機(jī)器人自身外，還要綜合考慮末端執(zhí)行器、夾具和工件的運(yùn)動(dòng)等因素。

限定的空間盡量與操作空間進(jìn)行匹配，用以最大化提高利用率。

建立機(jī)器人的限定空間

限制運(yùn)動(dòng)的方法

限制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)主要分為兩類：機(jī)械式和非機(jī)械式限位。

■ 機(jī)械硬限位

機(jī)械式的硬限位用以在物理上約束機(jī)器人不超出指定的界限。由于這種類型的限位會(huì)與機(jī)器人產(chǎn)生物理接觸，因此需要特別注意：使用這樣的限位方式，應(yīng)當(dāng)保證在碰撞后限位部分不會(huì)產(chǎn)生物理形變。

高強(qiáng)度的圍欄作為硬限位

■軸及空間的安全軟限位

這是一種非機(jī)械式的軟限位，由內(nèi)置的軟件來確定機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)極限。軸限位能夠約束機(jī)器人的軌跡；空間限位可以確定專有區(qū)域的幾何形狀。

由于這種類型的限位是由軟件進(jìn)行設(shè)定，因此修改參數(shù)的權(quán)限也應(yīng)當(dāng)受到密碼的嚴(yán)格保護(hù)。

軟件中的安全邊界設(shè)定

■結(jié)合傳感器的外部限位裝置

另外一種非機(jī)械式的限位是通過使用外部的傳感器，例如安全的接近開關(guān)、非接觸式編碼開關(guān)，甚至安全光幕所構(gòu)成的虛擬屏障，在這些外部傳感器接收到超限的邏輯響應(yīng)時(shí)，主動(dòng)激活機(jī)器人的安全停止信號(hào)。

以上兩種非機(jī)械式的限位裝置，由于原理上通過邏輯系統(tǒng)進(jìn)行控制，因此需要額外考慮機(jī)器人的停止響應(yīng)距離。

使用傳感器設(shè)置虛擬屏障