用于操作工業(yè)機器人的方法以及用于執(zhí)行方法的安全監(jiān)測設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于借助于具有圖形操作界面(例如觸摸顯示器)的操作設(shè)備操作與機器人控制部相連接的工業(yè)機器人的方法。此外，本發(fā)明涉及用于釋放和監(jiān)測可由工業(yè)機器人實施的功能的安全監(jiān)測設(shè)備，其中，該更安全的監(jiān)測設(shè)備與控制工業(yè)機器人的控制裝置和用于請求待實施的功能的操作設(shè)備相聯(lián)結(jié)以用于交換數(shù)據(jù)。
【背景技術(shù)】
[0002]在文獻DE 10 2010 039 540 Al中說明了一種呈手持操作設(shè)備的形式的用于控制工業(yè)機器人的裝置。該手持操作設(shè)備可與機器人控制部相聯(lián)結(jié)，以便為工業(yè)機器人編程或控制工業(yè)機器人。
[0003]該手持操作設(shè)備包括電子設(shè)備，該電子設(shè)備包括微處理器，以便可與機器人控制部通訊。此外，手持操作設(shè)備包括構(gòu)造為觸摸屏的顯示部、緊急切斷按鍵和構(gòu)造為鎖止件的轉(zhuǎn)換器。為了手動地使例如機器人臂運動，手持操作設(shè)備包括不同的可彼此獨立地手動操縱的輸入器件或操作器件(Verfahrmittel)，其例如構(gòu)造為6D鼠標或擊打式按鍵(Tipp-Taste)。借助于觸摸屏實現(xiàn)這樣的可能性，即，為操作器件中的每一個關(guān)聯(lián)有其自己的參考坐標系。
[0004]然而，在該已知的實施方式中，僅僅通過可手動操縱的輸入器件實現(xiàn)工業(yè)機器人的控制，從而手持操作設(shè)備在其制造方面成本很高并且在運行中易受干擾。
[0005]在文獻DE 10 2010 025 781 Al中說明了用于操縱工業(yè)機器人的另一裝置。呈移動電話的形式的手持設(shè)備具有觸摸屏，其一方面用作輸出器件以用于輸出機器人控制部的信息，尤其用于示出操作表面，并且另一方面用作指令輸入器件以用于借助于按鍵輸入控制指令。
[0006]該手持設(shè)備借助于夾緊裝置(如其在例如將移動電話固定在機動車中的原理方面是已知的)可松開地固定在便攜式安全裝置處，并且通過USB接口與其相連接。安全輸入裝置具有急停按鈕、賦能按鍵(Zustimm-Taster)以及運行模式選擇開關(guān)。在該實施方式中不利的是，為了可靠地操縱虛擬按鍵，始終強迫操作者看著觸摸屏，以避免錯誤輸入。這同樣適用于不利的環(huán)境條件(例如強光射入或者昏暗)，其使觸摸屏的操作變得困難。
[0007]在文獻DE 10 2005 040 714 Al中說明了一種用于設(shè)置用于機器人的運動過程的方法和系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括機器人控制部，其可與外部組件相連接，其中，外部組件具有功能單元，其構(gòu)造為所謂的圖形示教懸架式單元(Graphical Teach Pendant Unit，GTPU)。功能單元具有屏幕，在屏幕上可并排顯示機器人的真實的工作區(qū)域的圖片，其利用固定在機器人的腕關(guān)節(jié)處的圖片記錄裝置基于不同的透視法來記錄。
[0008]此外，在功能單元處設(shè)置有呈按鍵的形式的操縱元件。設(shè)置成，借助確定裝置確定機器人的確定位置。然后操作人員通過以下方式借助功能單元或GTPU選取理論終端位置，SP，操作人員利用GTPU的為此設(shè)置的筆接觸在顯示在功能單元上的圖片上的相應(yīng)的點。操作人員尤其相應(yīng)在兩個圖片上接觸在圖片上示出的接口的區(qū)域中的點。在圖片中選擇的理論終端位置借助在功能單元的屏幕上的十字架來顯示，從而操作人員得到視覺的反饋。如果操作人員同意這樣的選擇，則操作人員在繼續(xù)下一個方法步驟之前必須對這通過按壓操縱元件進行確認。在文獻DE 10 2005 040 714 Al中并未說明在功能單元與機器人控制部之間的安全通訊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]以此為出發(fā)點，本發(fā)明的目的在于如此改進開頭提及的類型的方法和安全監(jiān)測設(shè)備，即，簡化工業(yè)機器人的操作且提高在操作時的可靠性。
[0010]該目的尤其通過帶有以下方法步驟的方法實現(xiàn):
一由操作者通過至少一個優(yōu)選地虛擬操作元件的操縱輸入請求工業(yè)機器人的期望的功能或運行模式，
一探測至少一個優(yōu)選地虛擬操作元件的操縱輸入、將操縱輸入傳輸?shù)桨踩O(jiān)測設(shè)備處以用于釋放和/或監(jiān)測可由工業(yè)機器人實施的功能或運行模式，
一在安全監(jiān)測設(shè)備中識別與請求的功能或運行模式相關(guān)聯(lián)的圖形信息，
一借助于隨機發(fā)生器對圖形信息進行編碼，例如在更大的圖片中放置在隨機的位置處，并且將編碼的圖形信息從安全監(jiān)測設(shè)備傳輸?shù)讲僮髟O(shè)備處，并且將編碼的圖形信息顯示在圖形操作界面上，
一探測操作者的操縱輸入，通過其確認顯示的編碼的圖形信息的正確性，
一將操縱輸入從操作設(shè)備發(fā)回到安全監(jiān)測設(shè)備處并且比較接收的操縱輸入與傳輸?shù)木幋a的圖形信息，以及
一在操縱輸入與傳輸?shù)木幋a的圖形信息一致的情況下尤其通過機器人控制部實施請求的功能或運行模式。
[0011]通過根據(jù)本發(fā)明的方法開啟這樣的可能性，S卩，在提高的安全要求的情況下利用操作設(shè)備控制工業(yè)機器人或其他的技術(shù)裝備，操作設(shè)備不具有電氣的操作元件，而是僅通過顯示器或觸摸顯示器操作。
[0012]關(guān)于編碼的圖形信息需說明的是，其還可為字母數(shù)字。編碼還包括圖形信息的簡單的改變。圖形信息可普通地來理解并且包括簡單的符號。
[0013]關(guān)于觸摸顯示器需說明的是，其在此優(yōu)選為帶有光滑表面的市場上通用的觸摸屏，觸摸屏優(yōu)選地構(gòu)造為電容式觸摸屏，同時還可考慮電阻式觸摸屏。
[0014]通過操作設(shè)備還可觸發(fā)與安全相關(guān)的功能，例如選擇運行模式，針對其通常需要硬件式的電鍵式開關(guān)。因為帶有圖形操作界面的操作設(shè)備僅單通道地建造在軟件和硬件中，所以這在安全標準的意義中看作不安全的設(shè)備。然而，通過根據(jù)本發(fā)明的方法可可靠地觸發(fā)功能。
[0015]在此，作用方向從操作者通過操作設(shè)備至安全監(jiān)測設(shè)備、然后返回至操作者并且此后再次返回至安全監(jiān)測設(shè)備，其最終實施安全的功能觸發(fā)。通過經(jīng)由安全監(jiān)測設(shè)備完成的作用循環(huán)實現(xiàn)安全的功能觸發(fā)。利用根據(jù)本發(fā)明的方法可可靠地觸發(fā)任何功能，即，方法不受運行模式選擇限制。
[0016]因此，根據(jù)本發(fā)明的方法能夠借助于不安全的操作設(shè)備結(jié)合安全監(jiān)測設(shè)備實現(xiàn)觸發(fā)與安全相關(guān)的功能。
[0017]在方法中使用四個方法步驟:
步驟1:由操作者請求功能。操作者在看作不安全的設(shè)備上請求實施與安全相關(guān)的功能。將請求傳導到安全監(jiān)測設(shè)備處；
步驟2:反饋到操作者處。安全監(jiān)測設(shè)備為操作者在操作設(shè)備上反饋發(fā)生的功能選擇；步驟3:通過操作者進行確認。操作者向安全監(jiān)測設(shè)備確認執(zhí)行的功能選擇的正確性；步驟4:實施功能。在確認和比較之后，優(yōu)選地以可信性校驗的形式，安全監(jiān)測設(shè)備實施功能。
[0018]根據(jù)一優(yōu)選的方法過程設(shè)置成，將至少一個操作元件作為虛擬操作元件可視地示出在圖形操作界面的顯示器上，并且在操縱虛擬操作元件時在顯示器上以X’、Y’坐標的形式探測虛擬操作元件的位置。
[0019]X’、Y’坐標可被發(fā)送到安全監(jiān)測設(shè)備處且在其中進行評估。
[0020]備選地，存在這樣的可能性，S卩，對X’、Y’坐標在操作設(shè)備中進行評估，其中，識別出與χ’、γ’坐標相應(yīng)的功能或運行模式，并且將功能標志(例如功能名稱或功能編號)發(fā)送到安全監(jiān)測設(shè)備處。
[0021]在操作設(shè)備的顯示器上可視地示出至少一個虛擬操作元件。操作元件代表待觸發(fā)的安全功能。操作元件可借助于選取裝置來選擇，以便由此選取與之相聯(lián)系的安全功能。一可能的選取裝置例如可為指示器控制裝置，例如PC鼠標或手指，其接觸觸摸顯示器。
[0022]將在觸摸顯示器上的選取位置(或者指針控制部的點按位置或者手指的輕擊位置)以χ’/γ’坐標的形式發(fā)送到安全監(jiān)測設(shè)備處，安全監(jiān)測設(shè)備將這理解為請求實施安全功能。安全監(jiān)測設(shè)備基于事先進行的分配方案辨認出哪種安全功能與相應(yīng)的χ’/γ’坐標相關(guān)聯(lián)并且可因此明確地識別出由操作者請求的功能。
[0023]為此設(shè)置成，在安全監(jiān)測設(shè)備的安全存儲器中針對每種功能或運行模式存儲有相應(yīng)的功能圖標，為每個功能圖標關(guān)聯(lián)有X’、Y’坐標或功能標志，功能圖標通過從操作設(shè)備接收的X’、Y’坐標或通過信號發(fā)送器的信號來識別，并且將功能圖標從安全監(jiān)測設(shè)備傳輸?shù)讲僮髟O(shè)備處且顯示在圖形操作界面上。
[0024]對于安全監(jiān)測設(shè)備來說，用于實施的功能請求以與所使用的操作元件無關(guān)的方式存在。因為請求源自不可靠(即，不安全)的源且因此可是偽造的，所以操作者必須在最終的功能實施之前確認發(fā)生的選取。為此，安全監(jiān)測設(shè)備將選取的功能以圖標圖示反饋到操作表面處。通過反饋選取的功能，對于操作者來說，可可視地辨認出可能的錯誤輸入、在操作設(shè)備與安全監(jiān)測設(shè)備之間的路徑上由于軟件或傳輸錯誤的誤讀。在錯誤情況下，操作者可中斷程序并且重新執(zhí)行功能請求。圖標圖示使得操作者能夠?qū)踩O(jiān)測設(shè)備識別為數(shù)據(jù)源，因為僅在此存儲呈例如功能圖標的形式的圖標圖示。在從安全傳輸設(shè)備至操作設(shè)備的傳輸路徑上的數(shù)據(jù)歪曲應(yīng)可立即作為圖片失真辨認出。
[0025]根據(jù)一優(yōu)選的方法過程，在安全存儲器中針對每個待實施的功能存儲有單獨的功能圖標，其以通用的數(shù)據(jù)格式(例如作為位圖數(shù)據(jù))存在。對于安全監(jiān)測設(shè)備來說，功能圖標與相應(yīng)的功能的關(guān)聯(lián)必須事先通過配置過程變得已知。匹配于選取的功能將功能圖標從存儲器中取出、發(fā)送到操作設(shè)備處(例如通過通道)并且顯示在操作設(shè)備上。在這種情況下，通道意指數(shù)據(jù)無歪曲地且在沒有其他的數(shù)據(jù)處理的情況下從安全監(jiān)測設(shè)備傳輸?shù)讲僮髟O(shè)備處。
[0026]優(yōu)選地，功能圖標以作為圖片和/或文本的圖形形式示出選取的功能，從而操作者可輕易地辨認出示出的功能。
[0027]另一優(yōu)選的方法過程設(shè)置成，安全監(jiān)測設(shè)備借助于隨機發(fā)生器生成至少一位數(shù)的隨機數(shù)，其中，對隨機數(shù)進行保存。
[0028]優(yōu)選地，使隨機數(shù)變成圖標并且將其作為呈數(shù)字圖標的形式的數(shù)字代碼與功能圖標一起作為編碼的圖形信息發(fā)送到圖形操作界面處以用于顯示。可通過編碼的例如圖標圖示立即辨認出例如通過傳輸路徑的編碼歪曲。
[0029]另一方法步驟的特征在于，操作者的確認輸入包括經(jīng)由輸入單元(例如圖形操作界面的數(shù)字鍵盤)輸入通過圖標化的數(shù)字代碼預(yù)定的數(shù)字序列，其中，數(shù)字序列的輸入優(yōu)選通過接觸數(shù)字鍵盤的顯示在觸摸顯示器上的虛擬的按鍵來探測。
[0030]因此，操作者必須認知地辨認出用圖標示出的功能。如果示出的功能相應(yīng)于其事先進行的選取，操作者可對這通過輸入同樣用圖標示出的確認代碼進行確認。對此，操作者必須認知地辨認出圖標化的確認代碼并且將其作為數(shù)字序列經(jīng)由鍵盤輸入。緊接著將指出的數(shù)字代碼發(fā)送到安全監(jiān)測設(shè)備處用于校驗。
[0031]確認代碼的圖標圖示僅可以顯著的算法花費來機讀。而操作者可通過認知能力輕易地識別圖標化的確認代碼并且通過在鍵盤上鍵入辨認的數(shù)字序列轉(zhuǎn)換成可機讀的數(shù)字序列。通過圖標圖示防止例如操作者表面將從安全監(jiān)測設(shè)備獲得的代碼直接再次發(fā)回到安全監(jiān)測設(shè)備處且因此獨立地執(zhí)行違反本意的確認。更確切地說，總是需要操作者辨認出用圖標示出的確認代碼。
[0032]一備選的方法設(shè)置成，將功能圖標在圖片中定位在由安全監(jiān)測設(shè)備確定的顯示位置處，并且將圖片作為編碼的圖形信息發(fā)送給圖形操作界面并且顯示在顯示器上。
[0033]在此，優(yōu)選地設(shè)置成，圖片在安全監(jiān)測設(shè)備的安全存儲器中以空的圖片內(nèi)容以與功能圖標的數(shù)據(jù)格式相應(yīng)的數(shù)據(jù)格式進行保存，并且將帶有空的圖