具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明保护一种工业机器人，请参见图1-图2，图1示例性的给出了本发明中一个实施例的工业机器人100的立体图，图2给出了本发明一实施例的关节剖视图。如图1，工业机器人100包括底座110，用于承载所述工业机器人100，用户可以通过底座110将工业机器人100安装至工作平台以执行工作；机械臂，连接于所述底座110，用于移动以执行机器人100的工作任务，机械臂包括两个及以上机械臂部分121，机械臂一端连接于底座110实现稳固，另一端可用于连接工具，以通过机械臂的移动带动工具移动从而执行工作任务；关节130，用于连接相邻的两个机械臂部分121，所述关节130包括传动装置，传动装置135可以采用多种形式，例如，传动齿轮；参图2，传动装置135具有输入侧131和输出侧132，在本实例中，输入侧131产生动力传递给输出侧132以使得关节130转动。工业机器人100还包括，第一检测模块，所述第一检测模块包括设置于所述传动装置的输入侧的电机编码器，用于检测关节位置、关节速度的至少其一；以及，第二检测模块，所述第二检测模块为设置于所述传动装置输入侧的电机霍尔传感器，用于检测关节位置、关节速度、关节力矩至少其一；工业机器人100还包括，控制模块，用于产生机器人100的工作指令及控制机器人100执行工作，所述控制模块根据所述第一检测模块获取表征工业机器人工作安全性的第一安全信息，根据所述第二检测模块获取表征工业机器人工作安全性的第二安全信息，以及，比较所述第一安全信息与第二安全信息，当两者的差值大于预设值时，控制机器人执行安全动作。通过使用不同的检测方式，使用两个独立的系统获取第一安全信息和第二安全信息，使得第一安全信息和第二安全信息的获取相对独立，互相之间干涉因素较小，两套系统均可以单独切断机器人100的电源，且在两者检测出现大于预设值的偏差时，控制机器人100执行安全动作。第一检测模块与第二检测模块检测的方式不同，分别监控必要的安全信息，以使得机器人100工作中的安全性能得以保障。

工业机器人100包括多种类型，协作机器人是近年来发展迅猛的其中一种，协作机器人的控制模块至少包括两部分，即协作机器人的控制箱和协作机器人关节130处的控制单元，协作机器人的控制箱是其总控中心，能够处理协作机器人的工作信息以及根据当前的工作状况生成合适的工作指令。

工业机器人100还包括用户接口装置，用于对工业机器人100进行编程以控制其执行预设的操作。该用户接口装置包括示教器，设置于工业机器人100主体的外部并可连接至工业机器人100主体，工业机器人100包括该示教器。

在一个实施例中，所述预设值为0，即当第一安全信息和第二安全信息的差值大于等于0时，控制工业机器人100执行安全动作。也就是说，比较第一安全信息和第二安全信息不一致时，控制工业机器人100执行安全动作。具体的，第一安全信息和第二安全信息分别包括多个参数，例如关节位置、关节速度、关节力、关节力矩等，第一检测模块和第二检测模块分别用于检测关节的位置速度至少其一，即第一检测模块和第二检测模块独立进行检测，第一安全信息和第二安全信息分别包括关节位置、关节速度、关节力矩，控制模块能够分别根据第一检测模块和第二检测模块获取第一安全信息和第二安全信息，具体的，控制模块获取第一安全信息和第二安全信息包括，根据第一检测模块和第二检测模块的检测直接获取第一安全信息和第二安全信息，以及，根据第一检测模块和第二检测模块的检测而计算或处理而得到的信息。第一检测模块和第二检测模块分别用于检测第一安全信息和第二安全信息中的部分或全部信息，当第一检测模块和第二检测模块分别用于检测第一安全信息和第二安全信息中的全部信息时，仅凭第一检测模块和第二检测模块便能够实现所需的所有安全信息的检测，即，凭第一检测模块和第二检测模块可以组成安全检测的两个独立系统。在本实施例中，第一检测模块和第二检测模块分别用于检测第一安全信息和第二安全信息中的部分信息，此处的检测部分信息，指的是通过第一检测模块和第二检测模块可以直接检测得到的信息。通过第一检测模块和第二检测模块直接检测的结果，可以通过控制模块进行处理而直接或间接得到更多信息，这些经过处理而得到的，可以用于评价机器人100安全性的信息，也属于第一、第二安全信息。为了保证工业机器人100工作中的安全性，通常需要获取关节130的位置、速度、力矩信息，也就是说，工业机器人100用来比较的第一安全信息和第二安全信息分别包括位置、速度和力矩信息。在本实施例中，第一检测模块包括电机编码器133，所述电机编码器133设置于关节130的传动装置135的输入侧131，用于获取传动装置135输入侧131的位置和速度信息，第二检测模块为电机霍尔传感器134，电机霍尔传感器134安装于装置的输入侧131，用于获取传动装置135的输入侧131的位置和速度信息。当对第一安全信息和第二安全信息进行比较时，分别比较两者的同类项，也就是说，将第一安全信息中的速度信息与第二安全信息中的速度信息进行比较，将第一安全信息中的位置信息与第二安全信息中的位置信息进行比较，将第一安全信息中的力矩信息与第二安全信息中的力矩信息进行比较，具体的，例如将第一检测模块检测的传动装置135的输入侧131速度与第二检测模块检测的传动装置135的输入侧131的速度进行比较，以判断两者的差值是否大于差值的预设值。在本实施例中，第一安全信息和第二安全信息分别由多种信息组成，即第一安全信息和第二安全信息分别包括关节位置、关节速度、关节力矩信息。在本实施例中，工业机器人通过第一检测模块的电机编码器获得关节位置、速度信息，通过第一检测模块的电流传感器获得关节力矩信息；工业机器人通过第二检测模块，即电机霍尔传感器获得关节位置和速度信息，通过控制模块根据电机霍尔传感器检测的关节位置和速度信息获得关节力矩信息，以分别获得第一安全信息和第二安全信息的关节位置、关节速度、关节力矩信息。具体的，关节位置、关节速度、关节力矩信息是衡量工业机器人安全性的基础信息，除此之外，第一安全信息和第二安全信息还包括控制模块根据上述关节位置信息、关节速度信息、关节力矩信息至少其一得到的信息，具体包括：

工具位置，即限制机器人100工具的位置，具体的，通过第一控制模块和第二控制模块分别计算机器人100工具的位置，第一安全信息和第二安全信息分别包括工具位置信息，比较第一安全信息和第二安全信息的工具位置信息不同时，控制工业机器人100执行安全动作；

工具取向，即限制机器人100工具的最大取向，具体的，通过第一控制模块和第二控制模块分别计算机器人100工具的取向，第一安全信息和第二安全信息分别包括工具取向，比较第一安全信息和第二安全信息的工具取向不同时，控制工业机器人100执行安全动作。

工具速度，即限制机器人100工具的最大速度，具体的，通过第一控制模块和第二控制模块分别计算机器人100工具的速度，第一安全信息和第二安全信息分别包括工具速度，比较第一安全信息和第二安全信息的工具速度不同时，控制工业机器人100执行安全动作。

工具力，即限制机器人100工具在工作具体情况下施加的最大力。例如，当工具为夹紧工具200时，限制机器人100在夹紧情况下施加的最大力。与上文类似的，第一控制模块和第二控制模块分别计算工具力，并在两者不一致时执行安全动作。

需要说明的是：工业机器人100通常具有多个关节，以及其机械臂通常由多个机械臂部分121组成，具体的，机械臂部分121包括相对较长的两个部分，以及其他相对较短的部分，具体的，连接两个相对较长的相邻机械臂部分121的关节被定义为肘部关节。具体的，在本实施例中，肘部关节为一个关节，即通过一个关节连接机械臂相对较长的俩机械臂部分，在其他实施例中，肘部关节也可能包括两个关节，即通过两个关节连接机械臂相对较长的俩机械臂部分121。

第一安全信息和第二安全信息具体还包括：

肘部关节位置，即限制肘部关节的位置范围，与上文类似的，第一控制模块和第二控制模块分别计算肘部关节位置，并在两者不一致时执行安全动作。

肘部关节速度，即限制肘部关节130的最大速度，与上文类似的，第一控制模块和第二控制模块分别计算肘部关节速度，并在两者不一致时执行安全动作。

肘部关节力，即限制肘部关节130的最大力，与上文类似的，第一控制模块和第二控制模块分别计算肘部关节力，并在两者不一致时执行安全动作。

需要说明的是，工业机器人100具有多个关节130，多个关节130的安全信息不完全相同，因此必要时，需要对每个关节的安全信息的监控进行设定。肘部关节作为比较关键的关节，应该严格设定其安全信息的监控信息。

机器人功率，即限制机器人100对环境做的最大机械功，具体的，该限制将有效负载视为机器人100而非环境的一部分，与上文类似的，第一控制模块和第二控制模块分别计算机器人100功率，并在两者不一致时执行安全动作。

机器人动量，即限制最大机器人动量，与上文类似的，第一控制模块和第二控制模块分别计算机器人动量，并在两者不一致时执行安全动作。

机器人停止距离，即限制当停止机器人工具或肘部可移动的最大距离，与上文类似的，第一控制模块和第二控制模块分别计算机器人100停止距离，并在两者不一致时执行安全动作。

机器人停止时间，即限制让机器人停止需要花费的最长时间，比如：当紧急停止激活时，与上文类似的，第一控制模块和第二控制模块分别计算机器人100停止时间，并在两者不一致时执行安全动作。

机器人紧急停止，即检测机器人紧急停止的信息，与上文类似的，第一控制模块和第二控制模块分别获取机器人紧急停止信息，并在两者不一致时执行安全动作。

机器人保护停止，即在输入引脚低且机器人处于自动模式时执行保护停止，与上文类似的，第一控制模块和第二控制模块分别获取机器人保护停止信息，并在两者不一致时执行安全动作。

机器人移动数字输出，即获取机器人移动数字输出信息，与上文类似的，第一控制模块和第二控制模块分别获取机器人移动数字输出信息，并在两者不一致时执行安全动作。

机器人未停止数字输出，即获取机器人未停止状态下的数字输出，与上文类似的，第一控制模块和第二控制模块分别获取机器人未停止数字输出，并在两者不一致时执行安全动作。

机器人模式区减小，即获取机器人模式区减小信息，与上文类似的，第一控制模块和第二控制模块分别获取机器人模式区减小信息，并在两者不一致时执行安全动作。

以上安全信息是对工业机器人领域通常需要获取及判断以执行安全动作的常用信息，不是对所有安全信息的列举，本发明的保护范围应该以权利要求书限定的为准。

在本实施例中，控制模块包括第一控制模块和第二控制模块，第一控制模块与第一检测模块电连接，第二控制模块与第二检测模块电连接，第一控制模块根据第一检测模块获取第一安全信息，第二控制模块根据第二检测模块获取第二安全信息。具体的，第一检测模块包括电机编码器和电流传感器，检测得到第一安全信息的关节位置、速度、力矩信息，第二检测模块为电机霍尔传感器，检测获得关节位置和速度信息，第一控制模块根据第一安全信息的关节位置、关节速度、关节力矩信息，得到上述其他的第一安全信息；第二控制模块根据第二检测模块的检测，即，电机霍尔传感器的检测，得到第二安全信息的关节速度和位置，控制模块基于该第二安全信息的关节位置和速度，结合机器人质量分布等信息计算第二安全信息的关节力矩，并基于该第二安全信息的关节位置、关节速度、关节力矩信息，得到上述其他的第二安全信息。通过得到该两套安全信息，也就是第一安全信息和第二安全信息，两套安全信息通过不同的传感器独立检测，能够保证工业机器人100工作的安全性，以避免对人类产生可能的危险。以及，采用第一控制模块和第二控制模块独立计算，也因此使得第一和第二安全信息的检测更独立，工业机器人的安全性更好。同时，通过采用电机编码器和电机霍尔传感器检测的方式，电机编码器是工业机器人为控制精准而必备的部件，电机霍尔传感器可以通过选择合适的电机而获得，同时电机霍尔传感器价格低廉，能够有效降低整机成本。

关于预设值的设定，在本实施例中，工业机器人100在出厂时会内部设定预设值，所述预设值对应于第一和第二安全信息的组成部分，也包括多个组成信息，具体的，预设值包括预设速度信息、预设位置信息、预设力信息等多个信息，在设定预设值时，需要分别对每种信息进行设定。在考量该预设值的大小时，主要考虑机器人100检测或计算这些信息的误差，理想状态下，第一安全信息与第二安全信息应该完全一致以表征机器人100工作系统的安全性，即当预设值为0时，认为第一安全信息和第二安全信息保持一致，机器人100符合安全性的要求；当预设值大于0时，认为第一安全信息和第二安全信息不一致，机器人100应当执行安全操作。具体实现中，允许第一安全信息和第二安全信息存在小的误差，即允许预设值为大于0的自然数，不同的机器人100及不同的应用状况下，机器人100可能存在的误差大小不同，在允许的误差范围内设置合理的预设值，并基于该预设值判断第一安全信息和第二安全信息的差值是否大于等于该预设值，也就是，判断第一安全信息和第二安全信息之间的差值在误差允许的范围满足了两者相一致的要求，预设值的设定根据本领域技术人员的计算及具体机器人100可能存在的误差确定，本发明中不作限定。该预设值的设定，根据具体的机器人100可能存在的误差来确定，保证第一安全信息和第二安全信息之间的差值在允许的误差范围内时，判定为第一安全信息和第二安全信息保持一致，机器人100不执行安全动作，反之，判定为第一安全信息和第二安全信息不一致，机器人100执行安全动作。换句话说，预设值大小的设定应当主要依据对安全信息的检测所必须存在的误差来确定，最终目的，是为了在误差范围内，保证第一安全信息和第二安全信息检测结果实质不一致时，控制工业机器人100执行安全动作。

在本实施例中，主要选择电机编码器133和电机霍尔传感器134来检测机器人100的第一安全信息和第二安全信息，通常来说，为了实现对工业机器人100的精准控制，在电机上加设电机编码器133以实现精准的控制。以协作机器人为例，重复定位的精度需要控制在正负0.03mm以内，单单使用电机编码器133来实现精准的检测有时不够，因此，该领域常常采用电机霍尔传感器134进行辅助的检测，以期实现更为精准的检测。采用本发明的技术方案，在原有的协作机器人设计上未增加新的元件，相对降低了协作机器人的制造成本。同时，通过选用合适的电机编码器133和电机霍尔传感器134，使得检测结果精度较高，能够稳定的满足安全性的测量需求。通过将电机编码器和电机霍尔传感器设置在传动装置135的输入侧131，使得在不破坏原有的协作机器人的布局上，位置设置合理。且关节130的动力来自于传动装置135输入侧131产生的动力进行传递，将电机编码器和电机霍尔传感器均设置在输入侧131，使得检测结果更准确，以防止力在传输过程中可能的损耗而影响检测结果，本发明所述的安装方式使得安全性的检测更稳定。

控制模块还用于，比较第一安全信息和第二安全信息，当第一安全信息和第二安全信息的差值大于预设值时，该工业机器人100执行安全动作。具体的，机器人100执行的安全动作包括工业机器人安全规范所定义的各种动作，此处不再赘述。具体的，当第一安全信息和第二安全信息的差值大于预设值时，表征第一检测模块和第二检测模块中可能其一的检测结果不能够满足检测的准确性要求，或者，至少其中之一检测到了工业机器人100可能存在的安全性风险，通过执行上述的安全动作，以使得工业机器人100的安全性得以保证。具体的，当进行比较第一安全信息和第二安全信息时，可以对其中的同类项进行比较，从而能够单独的确定位置、速度、力/力矩中的何种信息可能出现的异常，从而执行相应的安全动作。

以上实施例的有益效果是：工业机器人100具有对位置、速度、力的两套检测系统，两套系统独立工作，使得工业机器人100的安全性得以保证。同时，所选用的电机编码器133、电机霍尔传感器134、电流传感器140的手段来获取以上参数，获得的结果准确性高，使得工业机器人100的安全性高的基础上稳定性较好；再者，本发明所选用的电机编码器133、电机霍尔传感器134等部件，均未在原有的工业机器人100上增加新的部件来实现安全功能，而仅仅是在原有的部件上，开发设计并实现了新的功能，从而降低了工业机器人100的整机成本。

本发明还提供了一种工业机器人100的控制方法，参图3，所述工业机器人100的组成部分在上文中已经进行了说明，此处不再赘述。该控制方法包括：

S1:第一检测模块检测关节位置、关节速度、关节力矩至少其一；

也就是说，第一检测模块检测机器人关节130的传动装置135的输入侧131的关节位置、关节速度、关节力矩至少其一，具体的，该第一检测模块包括电机编码器133，设置于关节130的传动装置135的输入侧131的电机编码器133检测传动装置135的输入侧131的关节位置、关节速度、关节力矩至少其一。

S2:第二检测模块检测关节位置、关节速度、关节力矩至少其一；

也就是说，第二检测模块检测机器人关节130的传动装置135输入侧131的关节位置、关节速度、关节力矩至少其一，具体的，该第二检测模块为电机霍尔传感器134，设置于关节130的传动装置135的输入侧131的电机霍尔传感器134检测传动装置135的输入侧131的关节位置、关节速度、关节力矩至少其一。

S3:控制模块分别根据所述第一检测模块和第二检测模块获取表征所述工业机器人工作安全性的第一安全信息和第二安全信息，比较所述第一安全信息和第二安全信息，当两者的差值大于预设值时，控制所述工业机器人执行安全动作。

也就是说，控制模块分别根据第一检测模块和第二检测模块获取第一安全信息和第二安全信息，并且比较当第一安全信息和第二安全信息的差值大于预设值时，控制工业机器人100执行安全动作。具体的，第一检测模块包括电机编码器133，电机编码器133设置于关节130的传动装置135的输入侧131以检测输入侧131的位置和速度信息，第二检测模块为电机霍尔传感器134，电机霍尔传感器134设置于关节130的传动装置135的输入侧131以检测输入侧131的位置和速度信息；具体的，第一检测模块还包括电流传感器，用于检测第一安全信息的关节力矩；以及，控制模块根据第二安全信息的关节位置和关节速度，结合机器人质量分布等信息计算关节力矩。根据第一安全信息和第二安全信息的关节位置、关节速度、关节力矩信息分别获取第一安全信息和第二安全信息中的其他信息。比较第一安全信息和第二安全信息的对应项，判断两者的差值是否大于预设值时，控制所述工业机器人100执行安全动作。

以上所述的预设值，优选的，所述预设值为0，所述控制模块比较所述第一安全信息和第二安全信息不一致时，控制工业机器人100执行安全动作。预设值的确定也可以采用前文所述的方法设定，此处不再赘述。

需要说明的是，前面所述的控制方法的步骤S1和S2的顺序并不被限制为先执行S1后执行S2，或者先执行S2后执行S1的其中一种，本控制方法中的S1步骤和S2步骤的执行顺序包括以上两种情况，不可将执行顺序仅限定为其中一种。同时，本文中所提到的力信息，包括和力相关的信息，包括但不限于力本身的大小，力矩大小。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。