傳感器技術在機器人系統(tǒng)中的應用

寂靜天花板

目前很多使用機器人的應用都具有很高的自動化水平。生產(chǎn)過程中無需人力介入。為了保證此類應用中的安全和可用性，可以使用機械防護裝置來封閉設備和機械。
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一般而言，只有在進行維修時才需要訪問機器人單元。針對這種類型的訪問授權(quán)，可以使用安全門，不過必須通過安全門傳感器提供保護。在安全門被打開時，會被傳感器探測到，傳感器將發(fā)出關閉信號并傳送至安全機械控制系統(tǒng)。

基本保護及其它保護

- w( _9 y3 p; ]3 V1 H+ F, W5 u0 K( F& }各種不同的驅(qū)動原理和設計的使用，要根據(jù)要求、安裝和基于應用的邊界狀況來確定。

+ z  Q% I$ a. d2 w* _; y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)濟的解決方案，在安裝時，諸如PSENcode安全開關等基于無線射頻識別技術研發(fā)的安全傳感器賦予了最大的自由度，并能保證盡可能實現(xiàn)最大限度的操作保護。
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例如，在空間很有限時，若保護裝置需要靠近危險的運動，危險的超速運動可能帶來危害。在這種情況下，使用安全防護鎖定設備是完全有必要的。PSENmech等帶彈簧連鎖的機械防護鎖定設備或PSENsgate和PSENslock等集成安全門系統(tǒng)可以完成這些任務。

4 M0 @) j4 N' a& U+ _% f; d有多種單元類型符合這些技術傳感器原理，因此可以實施幾乎所有可能的監(jiān)控方案。

例如， 皮爾磁公司提供的編碼式安全開關PSENcode在機器人輔助的車體制造廠的各個領域均有應用；這些開關僅用一個傳感器就能監(jiān)控多達三個位置。例如，在這種情況下，可以將其應用于人和機器人接觸的界面，此時需要人工介入以安裝并拆卸由保護裝置封閉的機器人單元的金屬部件。
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. q9 b: Q0 f, k( b2 J) n* }, ]例如，在需要人工控制、嵌入零件或返修的機器人應用中，經(jīng)常采用包括安全光幕在內(nèi)的電敏防護設備來提供進出保護。
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可能需要在保護區(qū)域后部安裝保護裝置以防止違規(guī)進入，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，若光學系統(tǒng)因過程相關的邊界狀況（如灰塵、煙、霧或蒸汽）不可用時，很多情況下安全地毯是首選。

何時可以實現(xiàn)人與機器人的合作
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! W, C7 B- i: W: {8 L人與機器人合作是一個全新的領域。在理想的情況下， 人和機器人可以在同一工作區(qū)域工作。通過結(jié)合機器的優(yōu)勢（如可靠、耐久和重復精度）和人的長處（如敏捷和靈活性），這些新型應用可帶來協(xié)同效應并因此推動生產(chǎn)力的提高。采用這種類型的人和機器人合作，人和機器人的工作區(qū)域在空間和時間上都可以重合。
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人與機器人的合作，尤其是在服務機器人領域， 是很好的范例。此時通常采用低負載機器人，用于如選取和放置等應用。
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通過機器人內(nèi)部或表面的安全組件和安全功能來盡力實現(xiàn)應用安全。例如，將機器人的安全運動功能與近距離傳感器、機器人中的集成扭矩監(jiān)控或機器人周圍的觸覺傳感器技術相結(jié)合。一般而言，機器人在這種應用中的運動要比在完全自動化的應用中慢得多。目前，這種安全理念的實施領域是同人和機器人合作相關的服務型機器人部門；當滿足其它安全要求時，也可以實施該應用。
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- U9 M0 s- h% A) n" w) ?無危險區(qū)—動態(tài)保護
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- M" l6 Z: B# b/ P, d當采用更高負載的機器人實施人與機器人合作時，上面詳述的安全理念將達到極限，這時需要考慮其它安全理念。需要對事件進行更清晰且分等級的評估。例如，它必須能夠區(qū)分是否有人進入危險活動的潛在作用半徑（警告區(qū)域）還是已經(jīng)進入了具有更高安全要求的區(qū)域（探測區(qū)域）。例如，它最好能動態(tài)地調(diào)整這些區(qū)域并跟蹤機器或機器人處于安全監(jiān)控下的運動。在這種情況下，可以實現(xiàn)靜態(tài)安全防護已達極限的人與機器人合作。
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新的基于攝像機的過程，例如由三維攝像系統(tǒng)SafetyEYE提供的用于監(jiān)控安全區(qū)域的過程，能夠從多個維度安全地監(jiān)控保護區(qū)域和探測區(qū)域。該類傳感器系統(tǒng)因其三維工作原理，為應用設計提供了新的可能性。此外，在過程中的每一步，都可以對探測區(qū)域安排進行重新調(diào)整。

該領域的進一步發(fā)展取決于未來應用的要求：將安全的機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)化各個嚴格分離的流程步驟。安全的機器人了解其安全位置、安全速度及安全運動方向；安全的攝像系統(tǒng)了解機器人工作范圍周圍的物體（人）的位置。未來整個系統(tǒng)能更靈活地做出反應，而不是死板地關機，從而避免不必要的停機時間并提高設備生產(chǎn)力。
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用于安全機器人的模塊化技術

確定無疑的是，人與機器人合作的比例將會升高，但提升的速度很大程度上取決于傳感器技術和機器人科學的創(chuàng)新。即使在未來，可能也沒有一個安全機器人或一種安全的傳感器技術能涵蓋所有可能的與安全相關的應用案例。

: T( c& B+ L. j/ T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，用戶可從中選擇合適的工具。

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