傳感器技術(shù)在機(jī)器人系統(tǒng)中的應(yīng)用

寂靜天花板

目前很多使用機(jī)器人的應(yīng)用都具有很高的自動(dòng)化水平。生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)需人力介入。為了保證此類(lèi)應(yīng)用中的安全和可用性，可以使用機(jī)械防護(hù)裝置來(lái)封閉設(shè)備和機(jī)械。

! U: [4 G; ?  z+ r一般而言，只有在進(jìn)行維修時(shí)才需要訪問(wèn)機(jī)器人單元。針對(duì)這種類(lèi)型的訪問(wèn)授權(quán)，可以使用安全門(mén)，不過(guò)必須通過(guò)安全門(mén)傳感器提供保護(hù)。在安全門(mén)被打開(kāi)時(shí)，會(huì)被傳感器探測(cè)到，傳感器將發(fā)出關(guān)閉信號(hào)并傳送至安全機(jī)械控制系統(tǒng)。

基本保護(hù)及其它保護(hù)
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0 p+ o4 W5 d+ W( q  `各種不同的驅(qū)動(dòng)原理和設(shè)計(jì)的使用，要根據(jù)要求、安裝和基于應(yīng)用的邊界狀況來(lái)確定。

非接觸式、安全的磁傳感器是用于隱蔽式安裝的一種非常經(jīng)濟(jì)的解決方案，在安裝時(shí)，諸如PSENcode安全開(kāi)關(guān)等基于無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)研發(fā)的安全傳感器賦予了最大的自由度，并能保證盡可能實(shí)現(xiàn)最大限度的操作保護(hù)。
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' k; P3 T2 X# ~, }例如，在空間很有限時(shí)，若保護(hù)裝置需要靠近危險(xiǎn)的運(yùn)動(dòng)，危險(xiǎn)的超速運(yùn)動(dòng)可能帶來(lái)危害。在這種情況下，使用安全防護(hù)鎖定設(shè)備是完全有必要的。PSENmech等帶彈簧連鎖的機(jī)械防護(hù)鎖定設(shè)備或PSENsgate和PSENslock等集成安全門(mén)系統(tǒng)可以完成這些任務(wù)。

4 v1 N' ^- i- X2 _* B. p有多種單元類(lèi)型符合這些技術(shù)傳感器原理，因此可以實(shí)施幾乎所有可能的監(jiān)控方案。

4 u6 [2 |* q( A( w" F例如， 皮爾磁公司提供的編碼式安全開(kāi)關(guān)PSENcode在機(jī)器人輔助的車(chē)體制造廠的各個(gè)領(lǐng)域均有應(yīng)用；這些開(kāi)關(guān)僅用一個(gè)傳感器就能監(jiān)控多達(dá)三個(gè)位置。例如，在這種情況下，可以將其應(yīng)用于人和機(jī)器人接觸的界面，此時(shí)需要人工介入以安裝并拆卸由保護(hù)裝置封閉的機(jī)器人單元的金屬部件。

例如，在需要人工控制、嵌入零件或返修的機(jī)器人應(yīng)用中，經(jīng)常采用包括安全光幕在內(nèi)的電敏防護(hù)設(shè)備來(lái)提供進(jìn)出保護(hù)。
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可能需要在保護(hù)區(qū)域后部安裝保護(hù)裝置以防止違規(guī)進(jìn)入，可以采用垂直安裝安全光幕或安全激光掃描儀的形式。例如，若光學(xué)系統(tǒng)因過(guò)程相關(guān)的邊界狀況（如灰塵、煙、霧或蒸汽）不可用時(shí)，很多情況下安全地毯是首選。
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何時(shí)可以實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器人的合作
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人與機(jī)器人合作是一個(gè)全新的領(lǐng)域。在理想的情況下， 人和機(jī)器人可以在同一工作區(qū)域工作。通過(guò)結(jié)合機(jī)器的優(yōu)勢(shì)（如可靠、耐久和重復(fù)精度）和人的長(zhǎng)處（如敏捷和靈活性），這些新型應(yīng)用可帶來(lái)協(xié)同效應(yīng)并因此推動(dòng)生產(chǎn)力的提高。采用這種類(lèi)型的人和機(jī)器人合作，人和機(jī)器人的工作區(qū)域在空間和時(shí)間上都可以重合。

人與機(jī)器人的合作，尤其是在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域， 是很好的范例。此時(shí)通常采用低負(fù)載機(jī)器人，用于如選取和放置等應(yīng)用。

. h, Y& K1 }2 G) `9 M: j. g通過(guò)機(jī)器人內(nèi)部或表面的安全組件和安全功能來(lái)盡力實(shí)現(xiàn)應(yīng)用安全。例如，將機(jī)器人的安全運(yùn)動(dòng)功能與近距離傳感器、機(jī)器人中的集成扭矩監(jiān)控或機(jī)器人周?chē)挠|覺(jué)傳感器技術(shù)相結(jié)合。一般而言，機(jī)器人在這種應(yīng)用中的運(yùn)動(dòng)要比在完全自動(dòng)化的應(yīng)用中慢得多。目前，這種安全理念的實(shí)施領(lǐng)域是同人和機(jī)器人合作相關(guān)的服務(wù)型機(jī)器人部門(mén)；當(dāng)滿(mǎn)足其它安全要求時(shí)，也可以實(shí)施該應(yīng)用。
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無(wú)危險(xiǎn)區(qū)—?jiǎng)討B(tài)保護(hù)
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1 O$ ]$ o& X7 V/ [: O當(dāng)采用更高負(fù)載的機(jī)器人實(shí)施人與機(jī)器人合作時(shí)，上面詳述的安全理念將達(dá)到極限，這時(shí)需要考慮其它安全理念。需要對(duì)事件進(jìn)行更清晰且分等級(jí)的評(píng)估。例如，它必須能夠區(qū)分是否有人進(jìn)入危險(xiǎn)活動(dòng)的潛在作用半徑（警告區(qū)域）還是已經(jīng)進(jìn)入了具有更高安全要求的區(qū)域（探測(cè)區(qū)域）。例如，它最好能動(dòng)態(tài)地調(diào)整這些區(qū)域并跟蹤機(jī)器或機(jī)器人處于安全監(jiān)控下的運(yùn)動(dòng)。在這種情況下，可以實(shí)現(xiàn)靜態(tài)安全防護(hù)已達(dá)極限的人與機(jī)器人合作。

9 R1 z0 V+ n5 m' B新的基于攝像機(jī)的過(guò)程，例如由三維攝像系統(tǒng)SafetyEYE提供的用于監(jiān)控安全區(qū)域的過(guò)程，能夠從多個(gè)維度安全地監(jiān)控保護(hù)區(qū)域和探測(cè)區(qū)域。該類(lèi)傳感器系統(tǒng)因其三維工作原理，為應(yīng)用設(shè)計(jì)提供了新的可能性。此外，在過(guò)程中的每一步，都可以對(duì)探測(cè)區(qū)域安排進(jìn)行重新調(diào)整。

  B3 K3 y3 O5 y, ?, j2 Q7 g該領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展取決于未來(lái)應(yīng)用的要求：將安全的機(jī)器人與安全三維攝像系統(tǒng)以及更好的通信相結(jié)合，可以合并和優(yōu)化各個(gè)嚴(yán)格分離的流程步驟。安全的機(jī)器人了解其安全位置、安全速度及安全運(yùn)動(dòng)方向；安全的攝像系統(tǒng)了解機(jī)器人工作范圍周?chē)奈矬w（人）的位置。未來(lái)整個(gè)系統(tǒng)能更靈活地做出反應(yīng)，而不是死板地關(guān)機(jī)，從而避免不必要的停機(jī)時(shí)間并提高設(shè)備生產(chǎn)力。

用于安全機(jī)器人的模塊化技術(shù)

確定無(wú)疑的是，人與機(jī)器人合作的比例將會(huì)升高，但提升的速度很大程度上取決于傳感器技術(shù)和機(jī)器人科學(xué)的創(chuàng)新。即使在未來(lái)，可能也沒(méi)有一個(gè)安全機(jī)器人或一種安全的傳感器技術(shù)能涵蓋所有可能的與安全相關(guān)的應(yīng)用案例。

這正是需要一種模塊化系統(tǒng)的原因，這種系統(tǒng)包括各種技術(shù)，用戶(hù)可從中選擇合適的工具。