本發明涉及機器人技術領域，尤其涉及一種機器人的控制器及安全保護系統。

背景技術：

機器人，尤其工業機器人是自動控制領域中出現的一項新技術，并稱為現代機械制造中的一個重要組成部分。機器人顯著地提高了勞動生產率，改善產品質量，加快實現工業生產機械化和自動化的步伐，尤其在高溫、高壓、高精度、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場合，機器人應用的范圍更為廣泛。

然而這么多年，人們一直在研究機器人的安全問題，至少包括以下三種方案：

專利(CN103955160A)公開了一種工業機器人的安全保護模塊，將各種安全相關的信號均連接到安全繼電器進行邏輯判斷控制，繼而采用軟件實時監測機器人是否安全。但該專利將所有安全相關信號直接線連接到安全繼電器，一是接線復雜、難以維修，二是僅靠軟件的監測很容易產生漏洞。故此專利在安全相關信號的輸入回路存在很大的隱患。

專利(CN205043783U)公開了一種工業機器人的安全保護控制系統，依次連接安全輸入信號模塊、安全單元、主控制器及伺服系統。但該專利沒有說明安全輸入信號模塊如何對安全單元進行控制，如何具體保證工業機器人的安全運行。

專利(CN105652726A)公開了一種機器人安全控制裝置，通過兩次采集輸入IO信號進行數據處理、對比、校驗，進而通過軟件判斷是否安全，然后進行相應措施處理。但該專利僅通過軟件監測及控制，使得控制難度、時間、成本增大，且不利于維護。

可見，現有技術中的針對機器人的安全保護系統中，通過軟件實時監測以達到有效控制，然而監測點有限，且軟件本身還控制機器人動作等其他命令，容易造成軟件本身出現很多問題，純粹靠軟件無法達到安全等級要求。另外忽略了一個嚴重的安全問題，就是人操作機器人時很容易發生安全事故，現有技術將所有安全相關的信號直接輸入到多個安全繼電器、或者安全PLC中，但是控制器主板回路的錯誤信號無法接入到安全繼電器或安全PLC中，造成接線難、故障排查難、安全等級無法保證。

綜上所述，現有技術中提供的機器人的安全保護系統中，布線較為復雜，故障排查困難，且安全等級無法保證。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明提供一種機器人的控制器及安全保護系統，用以避免機器人相關的各種安全信號異常以及人工誤操作導致的機器人不安全的問題，進一步解決現有技術中機器人的安全保護系統的布線的復雜性和故障排查難的問題。

本發明實施例提供了一種機器人的控制器，所述控制器包括主控單元、安全單元以及多個依次串聯的檢測單元，其中，多個檢測單元中的最后一個檢測單元的輸出端與所述安全單元和外部監控設備相連，多個檢測單元中的第一個檢測單元的輸入端與初始供電信號相連，除最后一個檢測單元之外的任一檢測單元的輸出端還與主控單元相連；

每一檢測單元用于與機器人相關的安全信號中的一類安全信號的輸出端相連，當該檢測單元所對應的一類安全信號中的任一信號異常，或該檢測單元的輸入端的信號異常，則該檢測單元停止輸出導通信號；

所述主控單元用于接收與該主控單元相連的檢測單元輸出的導通信號，當未接收到任一檢測單元的導通信號時，確定該檢測單元所對應的安全信號異常，并將異常情況輸出給外部監控設備；

所述安全單元用于接收所述最后一個檢測單元輸出的導通信號，當未接收到所述最后一個檢測單元輸出的導通信號時，斷開用于給機器人關節電機及其制動器進行供電的動力電源和制動電源。

本發明實施例提供的機器人的控制器包括主控單元、安全單元和多個依次串聯的檢測單元；其中，每一檢測單元用于與機器人相關的安全信號中的一類安全信號的輸出端相連，當該檢測單元所對應的一類安全信號中的任一信號異常，或該檢測單元的輸入端的信號異常，則該檢測單元停止輸出導通信號，可見，本發明實施例通過多個檢測單元分類對與機器人相關的安全信號進行檢測，從而提高了對各類安全信號檢測的效率；其中，多個檢測單元中的第一個檢測單元的輸入端與初始供電信號相連，除最后一個檢測單元之外的任一檢測單元的輸出端還與主控單元相連，且主控單元用于接收與該主控單元相連的檢測單元輸出的導通信號，當未接收到任一檢測單元的導通信號時，確定該檢測單元所對應的安全信號異常，并將異常情況輸出給外部監控設備，可見，主控單元通過未接收到的導通信號所對應的檢測單元，從而確定該檢測單元所對應的一類安全信號存在異常，進一步通過自身處理或者發送給外部監控設備，通過技術人員進行檢修；其中，安全單元用于接收最后一個檢測單元輸出的導通信號，當未接收到最后一個檢測單元輸出的導通信號時，斷開用于給機器人關節電機及其制動器進行供電的動力電源和制動電源。通過將多個檢測單元進行串聯，且檢測單元的輸入端與上一級的檢測單元的輸出端相連，因此，當多個檢測單元中的任一檢測單元未輸出導通信號，最后一個檢測單元均未正常輸出導通信號，從而使得安全單元斷開用于給機器人關節電機及其制動器進行供電的動力電源和制動電源，進一步保證了機器人和操作人員的安全。因此，通過將與機器人相關的各種安全信號通過分類進行檢測，安全單元通過是否接收到最后一個檢測單元發送的導通信號來確定是否停止給機器人關節電機及其制動器進行供電的動力電源和制動電源，從而保證了機器人以及操作人員的安全；由于與機器人相關的各種安全信號中任一信號發生異常，最后一個檢測單元均不會輸出導通信號，相比現有技術中的機器人的安全保護系統，本發明實施例中的檢測單元將各種安全信號都考慮進去，且進行連接，簡化了電路的布線，且分類對安全信號的異常情況進行檢測，并將異常情況發送給外部監控設備，優化了故障排查的困難。綜上，本發明實施例提供的機器人的控制器，避免了機器人相關的各種安全信號異常以及人工誤操作導致的機器人不安全的問題，進一步解決了現有技術中機器人的安全保護系統的布線的復雜性和故障排查難的問題。

較佳地，所述機器人相關的各種安全信號包括由操作人員觸發的安全信號、與機器人位姿相關的安全信號、與機器人工作模式和外部設備環境相關的安全信號、機器人電機上電信號以及主控單元的安全信號；

其中，所述由操作人員觸發的安全信號包括：操作手柄、控制器、遠程控制盒以及外部設備中的緊急停止按鈕開關信號，機器人本體、外部設備中的用于檢測人體各部位進入危險區域或危險區域有人的安全傳感器信號；

所述與機器人位姿相關的安全信號包括：機器人本體上的用于限制各關節負載運動范圍的安全限位開關信號，外部設備中的用于限制機器人運動空間的安全限位開關信號；

所述與機器人工作模式和外部設備環境相關的安全信號包括：操作手柄、控制器、遠程控制盒以及外部設備中的模式切換開關信號，機器人工作間安全門開關信號和操作手柄安全啟動開關信號；

所述機器人電機上電信號包括：操作手柄、控制器、遠程控制盒以及外部設備中的電機上電開關信號；

所述主控單元的安全信號包括：主控單元自身的軟、硬件運行安全狀態給出的有效信號。

較佳地，所述控制器包括依次串聯的第一檢測單元、第二檢測單元、第三檢測單元、第四檢測單元和第五檢測單元；

其中，所述第一檢測單元包括與所述操作手柄、控制器、遠程控制盒以及外部設備中的緊急停止按鈕開關信號，機器人本體上、外部設備中的用于檢測人體各部位進入危險區域或危險區域有人的安全傳感器信號所對應的依次串聯的多個開關單元，所述第一檢測單元用于檢測所述由操作人員觸發的安全信號中的任一信號是否異常，若任一信號產生異常，該信號對應的開關單元斷開，且停止輸出第一導通信號給所述第二檢測單元、主控單元和外部監控設備；

所述第二檢測單元包括與機器人本體上的用于限制各關節負載運動范圍的安全限位開關信號，外部設備中的用于限制機器人運動空間的安全限位開關信號一一對應的依次串聯的多個開關單元，所述第二檢測單元用于檢測所述與機器人位姿相關的安全信號中的任一信號是否異常，若所述與機器人位姿相關的安全信號中的任一信號異常，或者未接收到所述第一導通信號，則停止輸出第二導通信號給所述第三檢測單元和主控單元；

所述第三檢測單元包括與操作手柄、控制器、遠程控制盒以及外部設備中的模式切換開關信號，機器人工作間安全門開關信號，操作手柄安全啟動開關信號一一對應的依次串聯的多個開關單元，所述第三檢測單元用于檢測與機器人工作模式和外部設備環境相關的安全信號中的任一信號是否異常，若與機器人工作模式和外部設備環境相關的安全信號中的任一信號異常，或者未接收到所述第二導通信號，則停止輸出第三導通信號給所述第四檢測單元和主控單元，且若所述操作手柄安全啟動開關信號異常，則停止輸出信號給所述外部監控設備；

所述第四檢測單元包括由所述操作手柄、控制器、遠程控制盒以及外部設備中的電機上電開關信號控制下的多個開關單元組成的自鎖回路，所述第四檢測單元用于檢測所述機器人電機上電的安全信號中的任一信號是否異常，若操作手柄、控制器、遠程控制盒以及外部設備中的電機上電開關信號中的任一信號產生異常，或者未接收到所述第三導通信號，則停止輸出第四導通信號給所述第五檢測單元和主控單元；

所述第五檢測單元包括與所述主控單元的安全信號對應的開關單元與所述第四檢測單元的輸出端相連，所述第五檢測單元用于檢測主控單元的安全信號是否異常，若主控單元的安全信號異常，則停止輸出第五導通信號給所述安全單元和外部監控設備。

較佳地，所述第一檢測單元包括結構相同的兩個支路，且每一支路包括：

依次串聯的第一開關、第二開關、第三開關、第四開關、第一信號繼電器、第二信號繼電器，所述第二信號繼電器一端與所述第一信號繼電器相連，另一端作為所述第一檢測單元的輸出端；

其中，第一開關用于響應所述操作手柄緊急停止按鈕開關信號，所述第二開關用于響應所述控制器緊急停止按鈕開關信號，所述第三開關用于響應遠程控制盒緊急停止按鈕開關信號，所述第四開關用于響應外部設備的緊急停止按鈕開關信號，所述第一信號繼電器用于響應機器人本體上的安全傳感器信號，所述第二信號繼電器用于響應外部設備中的安全傳感器信號。

較佳地，所述第一開關、第二開關、第三開關、第四開關分別為雙回路緊急停止按鈕開關；

位于第一支路的第一信號繼電器和位于第二支路的第一信號繼電器為同一具有兩組觸點的信號繼電器；

位于第一支路的第二信號繼電器和位于第二支路的第二信號繼電器為同一具有兩組觸點的信號繼電器。

較佳地，所述第二檢測單元包括結構相同的兩個支路，且每一支路包括：

與第一檢測單元的輸出端依次串聯的第三信號繼電器、第四信號繼電器，所述第四信號繼電器一端與所述第三信號繼電器相連，另一端作為所述第二檢測單元的輸出端；

其中，第三信號繼電器用于在機器人任一關節負載超越預先規定的安全位置時斷開，所述第四信號繼電器用于在機器人本體超越預先規定的安全工作空間時斷開。

較佳地，位于第一支路的第三信號繼電器和位于第二支路的第三信號繼電器為同一具有兩組觸點的信號繼電器；

位于第一支路的第四信號繼電器和位于第二支路的第四信號繼電器為同一具有兩組觸點的信號繼電器。

較佳地，所述第三檢測單元包括結構相同的兩個支路，且每一支路包括：

與第二檢測單元的輸出端依次串聯的第五信號繼電器、第六信號繼電器、第七信號繼電器和第八信號繼電器，所述第八信號電器的一端與所述第七信號繼電器相連，另一端作為所述第三檢測單元的輸出端；

其中，所述第五信號繼電器的通斷由所述操作手柄模式切換開關信號控制，所述第六信號繼電器的通斷由所述機器人工作間安全門開關信號控制，所述第七信號繼電器的通斷由操作手柄安全啟動開關信號控制，所述第八信號繼電器的通斷由控制器、遠程控制盒以及外部設備中的模式切換信號共同控制；所述第五信號繼電器、第六信號繼電器、第八信號繼電器的常閉觸點串聯第七信號繼電器的常開觸點，第五信號繼電器、第六信號繼電器、第八信號繼電器的常開觸點相互串聯，且所述第七信號繼電器的常閉觸點與所述外部監控設備連接；手動操作模式時，第五信號繼電器、第六信號繼電器和第八信號繼電器的常閉觸點閉合，第七信號繼電器的常開觸點閉合；自動操作模式時，第五信號繼電器、第六信號繼電器和第八信號繼電器的常開觸點閉合，第七信號繼電器的常開觸點斷開。

較佳地，位于第一支路的第五信號繼電器和位于第二支路的第五信號繼電器為同一具有兩組觸點的信號繼電器；

位于第一支路的第八信號繼電器和位于第二支路的第八信號繼電器為同一具有兩組觸點的信號繼電器。

較佳地，所述第四檢測單元包括結構相同的兩個支路，且每一支路包括：

與所述第三檢測單元輸出端連接的第九信號繼電器，與所述第九信號繼電器并聯的第十信號繼電器和第十一信號繼電器，所述第九信號繼電器與所述第十一信號繼電器連接的節點作為第四檢測單元的輸出端；

其中，第九信號繼電器用于在所述外部設備中的電機上電信號或操作手柄中的電機上電開關信號異常時斷開，位于第一支路的第十信號繼電器用于第一支路的輸出端信號異常時斷開，位于第一支路的第十一信號繼電器用于第二支路的輸出端信號異常時斷開；位于第二支路的第十信號繼電器用于第二支路的輸出端信號異常時斷開，位于第二支路的第十一信號繼電器用于第一支路的輸出端信號異常時斷開。

較佳地，位于第一支路的第九信號繼電器和位于第二支路的第九信號繼電器為同一具有兩組觸點的信號繼電器；

位于第一支路的第十信號繼電器和位于第二支路的第十信號繼電器為同一具有兩組觸點的信號繼電器；

位于第一支路的第十一信號繼電器和位于第二支路的第十一信號繼電器為同一具有兩組觸點的信號繼電器。

較佳地，所述第五檢測單元包括結構相同的兩個支路，每一支路包括：

與第四檢測單元的輸出端相連的第十二信號繼電器，所述第十二信號繼電器的常開觸點與所述第四檢測單元的輸出端串聯，常閉觸點連接所述主控單元，所述第十二信號繼電器用于主控單元的安全信號異常時斷開。

相應地，本發明實施例還提供了一種機器人的安全保護系統，包括本發明實施例提供的任一種的機器人的控制器。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的一種機器人的控制器的結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的另一種機器人的控制器的結構示意圖；

圖3(a)和圖3(b)分別為本發明實施例提供的第一檢測單元的結構示意圖；

圖4(a)和圖4(b)分別為本發明實施例提供的第二檢測單元的結構示意圖；

圖5(a)和圖5(b)分別為本發明實施例提供的第三檢測單元的結構示意圖；

圖6(a)和圖6(b)分別為本發明實施例提供的第四檢測單元的結構示意圖；

圖7為本發明實施例提供的第五檢測單元的結構示意圖；

圖8為本發明實施例提供的一種檢測單元的電路結構示意圖；

圖9為本發明實施例提供的一種機器人系統的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明提供一種機器人的控制器及安全保護系統，用以避免機器人相關的各種安全信號異常以及人工誤操作導致的機器人不安全的問題，進一步解決現有技術中機器人的安全保護系統的布線的復雜性和故障排查難的問題。

一般地，機器人在正常工作時可以采用手動操作模式或自動操作模式兩種工作模式。手動操作模式，是指操作人員通過操作手柄對機器人進行動作控制；自動操作模式，是指不使用操作手柄，采用控制機器人系統的外部設備控制機器人的運動，因此，若采用自動操作模式時，操作人員不能在機器人工作間的區域內，機器人工作間安全門開關必須閉合。在機器人正常工作時，默認為手動操作模式，當需要采用自動操作模式對機器人進行控制時，需要通過模式切換功能切換為自動操作模式。

在工廠的生產線上包括多個機器人，每一個機器人包括控制該機器人的控制器、操作手柄、遠程控制盒和外部監控設備，而多個機器人的控制則還需要靠外部設備進行控制，例如，外部設備可以為PLC等設備。因此，若要實現對機器人的控制，可以通過外部設備進行控制，或者通過自身的操作手柄、控制器和遠程控制盒進行控制。為了避免外部設備相關的信號、機器人相關的安全信號或者操作人員的誤操作導致的機器人的安全問題，本發明實施例提供了一種機器人的控制器。

參加圖1，本發明是實例提供的機器人的控制器01，包括主控單元12、安全單元13以及多個依次串聯的檢測單元11，其中，多個檢測單元中的最后一個檢測單元的輸出端與安全單元和外部監控設備03相連，多個檢測單元中的第一個檢測單元的輸入端與初始供電信號(給檢測單元提供電壓的信號，用VC表示)相連，除最后一個檢測單元之外的任一檢測單元的輸出端還與主控單元12相連；

每一檢測單元用于與機器人相關的安全信號中的一類安全信號的輸出端相連，當該檢測單元所對應的一類安全信號中的任一信號異常，或該檢測單元的輸入端的信號異常，則該檢測單元停止輸出導通信號；

主控單元12用于接收與該主控單元相連的檢測單元輸出的導通信號，當未接收到任一檢測單元的導通信號時，確定該檢測單元所對應的安全信號異常，并將異常情況輸出給外部監控設備；

安全單元13用于接收最后一個檢測單元輸出的導通信號，當未接收到最后一個檢測單元輸出的導通信號時，斷開用于給機器人關節電機及其制動器進行供電的動力電源和制動電源。

其中，本發明實施例中控制器的檢測單元個數可以根據與機器人相關的安全信號的種類個數進行設備，且與機器人相關的安全信號的種類可以根據實際應用場景進行分類，或者按照其他原則進行分類，在此不做具體限定。

需要說明的是，機器人的供電系統包括，伺服供電、驅動器的抱閘和動力電源的驅動。其中，本發明通過多個檢測單元控制安全單元，進一步控制給機器人關節電機及其制動器進行供電的動力電源和制動電源，從而保證機器人的正常供電，一旦檢測單元中的任一安全信號異常，使得動力電源和制動電源不能正常驅動，從而停止機器人的工作，保證了機器人以及操作人員的安全。

本發明實施例提供的機器人的控制器包括主控單元、安全單元和多個依次串聯的檢測單元；其中，每一檢測單元用于與機器人相關的安全信號中的一類安全信號的輸出端相連，當該檢測單元所對應的一類安全信號中的任一信號異常，或該檢測單元的輸入端的信號異常，則該檢測單元停止輸出導通信號，可見，本發明實施例通過多個檢測單元分類對與機器人相關的安全信號進行檢測，從而提高了對各類安全信號檢測的效率；其中，多個檢測單元中的第一個檢測單元的輸入端與初始供電信號相連，除最后一個檢測單元之外的任一檢測單元的輸出端還與主控單元相連，且主控單元用于接收與該主控單元相連的檢測單元輸出的導通信號，當未接收到任一檢測單元的導通信號時，確定該檢測單元所對應的安全信號異常，并將異常情況輸出給外部監控設備，可見，主控單元通過未接收到的導通信號所對應的檢測單元，從而確定該檢測單元所對應的一類安全信號存在異常，進一步通過自身處理或者發送給外部監控設備，通過技術人員進行檢修；其中，安全單元用于接收最后一個檢測單元輸出的導通信號，當未接收到最后一個檢測單元輸出的導通信號時，斷開用于給機器人關節電機及其制動器進行供電的動力電源和制動電源。通過將多個檢測單元進行串聯，且檢測單元的輸入端與上一級的檢測單元的輸出端相連，因此，當多個檢測單元中的任一檢測單元未輸出導通信號，最后一個檢測單元均未正常輸出導通信號，從而使得安全單元斷開用于給機器人關節電機及其制動器進行供電的動力電源和制動電源，進一步保證了機器人和操作人員的安全。因此，通過將與機器人相關的各種安全信號通過分類進行檢測，安全單元通過是否接收到最后一個檢測單元發送的導通信號來確定是否停止給機器人關節電機及其制動器進行供電的動力電源和制動電源，從而保證了機器人以及操作人員的安全；由于與機器人相關的各種安全信號中任一信號發生異常，最后一個檢測單元均不會輸出導通信號，相比現有技術中的機器人的安全保護系統，本發明實施例中的檢測單元將各種安全信號都考慮進去，且進行連接，簡化了電路的布線，且分類對安全信號的異常情況進行檢測，并將異常情況發送給外部監控設備，優化了故障排查的困難。綜上，本發明實施例提供的機器人的控制器，避免了機器人相關的各種安全信號異常以及人工誤操作導致的機器人不安全的問題，進一步解決了現有技術中機器人的安全保護系統的布線的復雜性和故障排查難的問題。

較佳地，本發明實施例中將與機器人的各種安全信號可以根據執行主體的不同分為四類。本發明實施例中根據各類安全信號產生異常時導致機器人或者操作人員處于危險狀態的優先級進行分類。例如，為了保證機器人的工作環境的安全，當機器人的工作區域有異常時可以通過操作手柄緊急停止按鈕切斷供電，或者通過按下控制器緊急停止按鈕切斷供電，保證工作人員以及機器人的安全。因此，將安全等級較高的信號由操作人員觸發的安全信號，具體包括：操作手柄、控制器、遠程控制盒以及外部設備中的緊急停止按鈕開關信號，機器人本體、外部設備中的用于檢測人體各部位進入危險區域或危險區域有人的安全傳感器信號。當由操作人員觸發的安全信號正常時，為了進一步保證機器人工作環境是否正常，將與機器人位姿相關的安全信號包括，機器人本體上的用于限制各關節負載運動范圍的安全限位開關信號和外部設備中的用于限制機器人運動空間的安全限位開關信號。進一步地，為了處于手動操作模式和自動操作模式進行切換時也能正常工作，因此，與機器人工作模式和外部設備環境相關的安全信號包括：操作手柄、控制器、遠程控制盒以及外部設備中的模式切換開關信號，機器人工作間安全門開關信號和操作手柄安全啟動開關信號。另外，當模式切換正常以及外部設備一切正常時，可以通過機器人關節電機上電給機器人供電做好準備，具體地，機器人電機上電信號包括：操作手柄、控制器、遠程控制盒以及外部設備中的電機上電開關信號。為了進一步檢測主控單元自身的軟、硬件運行安全狀態安全信號發送的有效信號作為一類，叫做主控單元的安全信號。因此，本發明實施例中，根據安全信號的優先等級，將機器人的各種安全信號分為四類。

需要說明的是，與機器人相關的各種安全信號不僅限于包括上述安全信號，還包括在實際應用中其他操作帶來的安全信號。在此不做具體限定。

其中，本發明實施例中的緊急停止按鈕開關信號，是指通過緊急停止開關按鈕發出緊急停止信號，從而切斷機器人本體的有效執行信號，使得機器人停止工作；操作手柄電機上電開關信號，是指在操作手柄上，配合機器人關節電機上電開關，采用三擋使能，一檔和三擋均使回路處于斷開狀態無法啟動機器人關節電機上電，僅在二擋時方可啟動機器人關節電機上電。如，工作人員在緊張的情況下自然會使勁握住操作手柄的電機上電開關，使開關處于第三檔模式，伺服不上電，或者工作人員不小心扔掉操作手柄時使開關處于第一檔模式，伺服不上電，當且僅當工作人員輕握操作手柄的電機上電開關，使開關處于第二擋，機器人關節電機上電。因此，在手動操作模式下，操作手柄電機上電開關，才能為機器人關節電機上電做好準備。本發明實施例中的機器人工作間安全門開關信號，是指由一對投光器、收光器組成的紅外線光電傳感器安裝在機器人的工作區域內，當投光器和收光器之間沒有物體阻擋時，機器人工作間安全門開關信號正常，當投光器和收光器之間有物體阻擋時，機器人工作間安全門開關信號異常，則由機器人工作間安全門開關信號控制的開關單元斷開，動力電源和制動電源立即斷電，保證了機器人以及操作人員的安全。

其中，本發明實施例中的安全單元可以用安全繼電器代替，安全繼電器是一種不會降低生產效率的危險操作的安全措施，當與機器人相關的任一安全信號產生故障時，安全繼電器進行動作，停止驅動制動電源及動力電源，機器人停止工作。其中，安全繼電器具有強制導向接點結構，萬一發生節點熔結現象時，也能確保安全。如，若正常工作時，本發明實施例提供的機器人的控制器中的檢測單元出現故障，則安全繼電器立即停止驅動制動電源及動力電源；當緊急停止解除時，機器人不能立即啟動。

需要說明的是，本發明實施例中的安全單元不限于采用安全繼電器，還可以采用其他具有控制和判斷功能的器件實現控制制動電源和動力電源的作用。在此不做具體限定。

進一步地，下面詳細介紹本發明實施例提供的檢測單元的具體結構。

較佳地，參見圖2，控制器包括依次串聯的第一檢測單元110、第二檢測單元111、第三檢測單元112、第四檢測單元113和第五檢測單元114；

其中，第一檢測單元110包括與操作手柄、控制器、遠程控制盒以及外部設備中的緊急停止按鈕開關信號，機器人本體上、外部設備中的用于檢測人體各部位進入危險區域或危險區域有人的安全傳感器信號所對應的依次串聯的多個開關單元，所述第一檢測單元用于檢測所述由操作人員觸發的安全信號中的任一信號是否異常，若任一信號產生異常，該信號對應的開關單元斷開，且停止輸出第一導通信號給所述第二檢測單元、主控單元和外部監控設備；

第二檢測單元111包括與機器人本體上的用于限制各關節負載運動范圍的安全限位開關信號，外部設備中的用于限制機器人運動空間的安全限位開關信號一一對應的依次串聯的多個開關單元，第二檢測單元用于檢測所述與機器人位姿相關的安全信號中的任一信號是否異常，若與機器人位姿相關的安全信號中的任一信號異常，或者未接收到第一導通信號，則停止輸出第二導通信號給第三檢測單元和主控單元；

第三檢測單元112包括與操作手柄、控制器、遠程控制盒以及外部設備中的模式切換開關信號，機器人工作間安全門開關信號，操作手柄安全啟動開關信號一一對應的依次串聯的多個開關單元，第三檢測單元用于檢測與機器人工作模式和外部設備環境相關的安全信號中的任一信號是否異常，若與機器人工作模式和外部設備環境相關的安全信號中的任一信號異常，或者未接收到第二導通信號，則停止輸出第三導通信號給第四檢測單元和主控單元，且若操作手柄安全啟動開關信號異常，則停止輸出信號給外部監控設備；

第四檢測單元113包括由操作手柄、控制器、遠程控制盒以及外部設備中的電機上電開關信號控制下的多個開關單元組成的自鎖回路，第四檢測單元用于檢測所述機器人電機上電的安全信號中的任一信號是否異常，若操作手柄、控制器、遠程控制盒以及外部設備中的電機上電開關信號中的任一信號產生異常，或者未接收到第三導通信號，則停止輸出第四導通信號給第五檢測單元和主控單元；

第五檢測單元114包括與主控單元的安全信號對應的開關單元與第四檢測單元的輸出端相連，第五檢測單元用于檢測主控單元的安全信號是否異常，若主控單元的安全信號異常，則停止輸出第五導通信號給安全單元和外部監控設備。

需要說明的是，本發明實施例中的控制器檢測單元的個數還可以根據各個安全信號的不同進行設計，或者，每一檢測單元包括更多的安全信號，在此不做具體限定。

參見圖3(a)，第一檢測單元110包括結構相同的兩個支路A-1和A-2，其中，支路A-1包括：

依次串聯的第一開關K1、第二開關K2、第三開關K3、第四開關K4、第一信號繼電器CR1和第二信號繼電器CR2，第二信號繼電器CR2一端與第一信號繼電器CR1相連，另一端作為第一檢測單元110的輸出端一，其中，第一節點Q1作為第一檢測單元的輸出端一；

其中，第一開關K1用于響應操作手柄緊急停止按鈕開關信號，第二開關K2用于響應控制器緊急停止按鈕開關信號，第三開關K3用于響應遠程控制盒緊急停止按鈕開關信號，第四開關K4用于響應外部設備的緊急停止按鈕開關信號，第一信號繼電器CR1用于響應機器人本體上的安全傳感器信號，第二信號繼電器CR2用于響應外部設備中的安全傳感器信號。

同理，參見圖3(a)，支路A-2包括：依次串聯的第一開關K1’、第二開關K2’、第三開關K3’、第四開關K4’、第一信號繼電器CR1’和第二信號繼電器CR2’，第二信號繼電器CR2’一端與第一信號繼電器CR1’相連，另一端作為第一檢測單元110的輸出端二，其中，第一節點Q1’作為第一檢測單元的輸出端二；其中，第一開關K1’用于響應操作手柄緊急停止按鈕開關信號，第二開關K2’用于響應控制器緊急停止按鈕開關信號，第三開關K3’用于響應遠程控制盒緊急停止按鈕開關信號，第四開關K4’用于響應外部設備的緊急停止按鈕開關信號，第一信號繼電器CR1’用于響應機器人本體上的安全傳感器信號，第二信號繼電器CR2’用于響應外部設備中的安全傳感器信號。

需要說明的是，由于操作手柄緊急停止按鈕開關信號、控制器緊急停止按鈕開關信號、遠程控制盒緊急停止按鈕開關信號、外部設備的緊急停止按鈕開關信號、機器人本體上的安全傳感器信號、外部設備中的安全傳感器信號的優先級相等，且任一開關信號相互獨立，因此，第一檢測單元中的各個開關單元可以相互互換，排列順序不做具體限定，本發明實施例中圖3(a)所示的結構僅作為較佳實施例，并不限于圖3(a)所示的順序。

具體地，緊急停止按鈕開關信號的安全性最高，因此將緊急按鈕開關停止信號相關的安全信號串聯在第一檢測單元中的最前端，如操作手柄緊急停止按鈕開關信號、控制器緊急停止按鈕開關信號、遠程控制盒緊急停止按鈕開關信號、外部設備的緊急停止按鈕開關信號直接關系到機器人的工作環境，因此串聯在第一檢測單元中的最前端。第一檢測單元主要用于檢測由操作人員觸發的安全信號，由于操作手柄緊急停止按鈕開關信號、控制器緊急停止按鈕開關信號、遠程控制盒緊急停止按鈕開關信號、外部設備的緊急停止按鈕開關信號、機器人本體上的安全傳感器信號、外部設備中的安全傳感器信號均是容易觀察且相互獨立的信號，因此將上述信號直接串聯后輸出給外部監控設備，方便外部監控設備實時監控且容易查找故障原因。

具體地，針對每一支路，第一信號繼電器和第二信號繼電器的常開觸點串聯在第四開關之后，當第一開關、第二開關、第三開關和第四開關均處于閉合狀態，且所對應的信號均無異常時，當機器人各部位未進入危險區域或危險區域沒有人時，第一信號繼電器的常開觸點閉合，當外部設備中的安全傳感器信號正常時，第二信號繼電器的常開觸點閉合，第一開關、第二開關、第三開關、第四開關、第一信號繼電器和第二信號繼電器組成的支路導通，第一節點輸出第一導通信號；或者，當操作手柄緊急停止按鈕開關信號、控制器緊急停止按鈕開關信號、遠程控制盒緊急停止按鈕開關信號、外部設備的緊急停止按鈕開關信號、機器人本體上的安全傳感器信號、外部設備中的安全傳感器信號中的任意一個信號產生異常時，第一節點停止輸出第一導通信號，使得第一檢測單元處于斷開狀態。

進一步地，為了將第一節點(Q1和Q1’)輸出的第一導通信號自動反饋給外部監控設備，在第一節點(Q1和Q1’)處分別連接一個繼電器，且每一繼電器的常開觸點連接外部監控設備，常閉觸點串聯在第一節點(Q1或Q1’)處，當第一節點(Q1和Q1’)處同時輸出第一導通信號時，每一繼電器的常開觸點閉合，外部監控設備收到第一節點(Q1和Q1’)的第一導通信號，當第一節點(Q1或Q1’)停止輸出第一導通信號時，該繼電器的常開觸點斷開，外部監控設備未收到第一節點(Q1和Q1’)的第一導通信號，則確定故障出現在操作手柄緊急停止按鈕開關信號、控制器緊急停止按鈕開關信號、遠程控制盒緊急停止按鈕開關信號、外部設備的緊急停止按鈕開關信號、機器人本體上的安全傳感器信號、外部設備中的安全傳感器信號中的任意一個信號或者幾個信號組合后導致。

因此，本發明實施例中提供的第一檢測單元通過檢測操作手柄緊急停止按鈕開關信號、控制器緊急停止按鈕開關信號、遠程控制盒緊急停止按鈕開關信號、外部設備的緊急停止按鈕開關信號、機器人本體上的安全傳感器信號、外部設備中的安全傳感器信號等安全性高的信號，從而提高了機器人及操作人員的安全性且提高了故障排查的方便性。

較佳地，第一開關K1、第二開關K2、第三開關K3、第四開關K4分別為雙回路緊急停止按鈕開關；因此，第一支路A-1中的第一開關K1和第二支路A-2中的第一開關K1’可以為同一個雙回路緊急停止按鈕開關；同理，第一支路A-1中的第二開關K2和第二支路A-2中的第二開關K2’可以為同一個雙回路緊急停止按鈕開關；第一支路A-1中的第三開關K3和第二支路A-2中的第三開關K3’可以為同一個雙回路緊急停止按鈕開關；第一支路A-1中的第四開關K4和第二支路A-2中的第四開關K4’可以為同一個雙回路緊急停止按鈕開關。從而減少了雙回路系統中的器件的個數和簡化了電路的復雜程度。

位于第一支路A-1的第一信號繼電器CR1和位于第二支路A-2的第一信號繼電器CR1’為同一具有兩組觸點的信號繼電器；位于第一支路A-1的第二信號繼電器CR2和位于第二支路A-2的第二信號繼電器CR2’為同一具有兩組觸點的信號繼電器。從而減少了控制器中的器件的個數和簡化了電路的復雜程度。具體結構參見圖3(b)所示。

需要說明的是，第一檢測單元可以僅包括上述一個支路。僅通過一個支路就能實現對由操作人員觸發的安全信號的檢測。在實際應用中，為了避免一個支路上的開關單元或者信號有其他問題，本發明實施例提供的第一檢測單元設置為結構相同的兩個支路，進一步準確地對安全信號進行檢測，保證了機器人和操作人員的安全問題。其中，由相同的信號控制的位于第一支路和第二支路中的信號繼電器可以采用兩個信號繼電器。在此不做具體限定。進一步地，為了減少信號繼電器的個數，本發明實施例中由相同的信號控制的位于第一支路和第二支路中的信號繼電器均采用一個具有兩組觸點的信號繼電器。

較佳地，參見圖4(a)，第二檢測單元111包括結構相同的兩個支路B-1和B-2，且支路B-1包括：

與第一檢測單元的輸出端一(第一節點Q1)依次串聯的第三信號繼電器CR3、第四信號繼電器CR4，第四信號繼電器CR4一端與第三信號繼電器CR3相連，另一端作為第二檢測單元的輸出端一，即為第二節點Q2；

其中，第三信號繼電器CR3用于在機器人任一關節負載超越預先規定的安全位置時斷開，第四信號繼電器CR4用于在機器人本體超越預先規定的安全工作間時斷開。

同理，參見圖4(a)，支路B-2包括：與第一檢測單元的輸出端二(第一節點Q1’)依次串聯的第三信號繼電器CR3’、第四信號繼電器CR4’，第四信號繼電器CR4’一端與第三信號繼電器CR3’相連，另一端作為第二檢測單元的輸出端二，即為第二節點Q2’；其中，第三信號繼電器CR3’用于在機器人任一關節負載超越預先規定的安全位置時斷開，第四信號繼電器CR4’用于在機器人本體超越預先規定的安全工作間時斷開。

需要說明的是，由于機器人本體上的用于限制各關節負載運動范圍的安全限位開關信號，外部設備中的用于限制機器人運動空間的安全限位開關信號的優先級相等，且相互獨立，因此，第二檢測單元中的第三信號繼電器和第四信號繼電器的位置可以互換，排列順序不做具體限定，本發明實施例中圖4(a)所示的結構僅作為較佳實施例，并不限于圖4(a)所示的順序。另外，機器人本體上的用于限制各關節負載運動范圍的安全限位開關信號，或者外部設備中的用于限制機器人運動空間的安全限位開關信號的兩類信號均可以包括多個信號，因此，第二檢測單元中，可以根據實際情況控制上述兩類信號中的多個信號時，增加多個相應的信號繼電器，用以詳細檢測各個信號的安全問題。具體每一類信號包括的具體信號可以根據實際應用場景進行增加，在此不做具體限定。

具體地，第二檢測單元主要用于檢測與機器人位姿相關的安全信號，由于機器人本體上的用于限制各關節負載運動范圍的安全限位開關信號，外部設備中的用于限制機器人運動空間的安全限位開關信號是不容易觀察且相互獨立的信號，因此將上述信號直接串聯后輸出給主控單元，方便主控單元根據信號的反饋進一步查找故障原因。

具體地，針對每一支路，第三信號繼電器和第四信號繼電器的常開觸點串聯在第一節點之后，第一檢測單元中的邏輯單元導通，且輸出第一導通信號時，且機器人本體上的用于限制各關節負載運動范圍的安全限位開關信號正常，則第三信號繼電器的的的常開觸點閉合，當外部設備中的用于限制機器人運動空間的安全限位開關信號正常，則第四信號繼電器的常開觸點閉合，則第三信號繼電器和第四信號繼電器組成的支路導通，第二節點輸出第二導通信號；或者，當機器人本體上的用于限制各關節負載運動范圍的安全限位開關信號，外部設備中的用于限制機器人運動空間的安全限位開關信號中的任意一個信號產生異常時，第二節點停止輸出第二導通信號，使得第二檢測單元處于斷開狀態。

進一步地，為了將第二節點(Q2和Q2’)輸出的第二導通信號自動反饋給主控單元，在第二節點(Q2和Q2’)處分別連接一個繼電器，且每一繼電器的常開觸點連接主控單元，常閉觸點串聯在第二節點(Q2或Q2’)處，當第二節點(Q2和Q2’)處同時輸出第二導通信號時，每一繼電器的常開觸點閉合，主控單元收到第二節點(Q2和Q2’)的第二導通信號，當第二節點(Q2或Q2’)停止輸出第二導通信號時，該繼電器的常開觸點斷開，主控單元未收到第二節點(Q2和Q2’)的第二導通信號，則確定故障出現在機器人本體上的用于限制各關節負載運動范圍的安全限位開關信號，外部設備中的用于限制機器人運動空間的安全限位開關信號中的任意一個信號或者兩個信號均異常。

因此，本發明實施例中提供的第二檢測單元通過檢測機器人本體上的用于限制各關節負載運動范圍的安全限位開關信號，外部設備中的用于限制機器人運動空間的安全限位開關信號，從而提高了機器人及操作人員的安全性且提高了故障排查的方便性。

較佳地，位于第一支路B-1的第三信號繼電器CR3和位于第二支路B-2的第三信號繼電器CR3’為同一具有兩組觸點的信號繼電器，參見圖4(b)所示，第三信號繼電器均用CR3表示；位于第一支路B-1的第四信號繼電器CR4和位于第二支路B-2的第四信號繼電器CR4’為同一具有兩組觸點的信號繼電器，參見圖4(b)所示，第四信號繼電器均用CR4表示。從而減少了控制器中的器件的個數和簡化了電路的復雜程度。具體結構參見圖4(b)所示。

需要說明的是，第二檢測單元可以僅包括上述一個支路。僅通過一個支路就能實現對與機器人位姿相關的安全信號的檢測。在實際應用中，為了避免一個支路上的開關單元或者信號有其他問題，本發明實施例提供的第二檢測單元設置為結構相同的兩個支路，進一步準確地對安全信號進行檢測，保證了機器人和操作人員的安全問題。其中，由相同的信號控制的位于第一支路和第二支路中的信號繼電器可以采用兩個信號繼電器。在此不做具體限定。進一步地，為了減少信號繼電器的個數，本發明實施例中由相同的信號控制的位于第一支路和第二支路中的信號繼電器均采用一個具有兩組觸點的信號繼電器。

較佳地，參見圖5(a)，本發明實施例中的第三檢測單元包括結構相同的兩個支路C-1和C-2，且支路C-1包括：

與第二檢測單元的輸出端一(第二節點Q2)依次串聯的第五信號繼電器CR5、第六信號繼電器CR6、第七信號繼電器CR7和第八信號繼電器CR8，第八信號繼電器CR8的一端與第七信號繼電器CR7相連，另一端作為第三檢測單元的輸出端，即圖5(a)中的第三節點Q3；

其中，第五信號繼電器CR5的通斷由操作手柄模式切換開關信號控制，第六信號繼電器CR6的通斷由機器人工作間安全門開關信號控制，第七信號繼電器CR7的通斷由操作手柄安全啟動開關信號控制，第八信號繼電器CR8的通斷由控制器、遠程控制盒以及外部設備中的模式切換信號共同控制；第五信號繼電器CR5、第六信號繼電器CR6、第八信號繼電器CR8的常閉觸點串聯第七信號繼電器CR7的常開觸點，第五信號繼電器CR5、第六信號繼電器、CR6和第八信號繼電器CR8的常開觸點相互串聯，且第七信號繼電器CR7的常閉觸點與外部監控設備連接；手動操作模式時，第五信號繼電器CR5、第六信號繼電器CR6和第八信號繼電器CR8的常閉觸點閉合，第七信號繼電器CR7的常開觸點閉合；自動操作模式時，第五信號繼電器CR5、第六信號繼電器CR6和第八信號繼電器CR8的常開觸點閉合，第七信號繼電器CR7的常開觸點斷開。

同理，參見圖5(a)，支路C-2包括：與第二檢測單元的輸出端二(第二節點Q2’)依次串聯的第五信號繼電器CR5’、第六信號繼電器CR6’、第七信號繼電器CR7’和第八信號繼電器CR8’，第八信號繼電器CR8’的一端與第七信號繼電器CR7’相連，另一端作為第三檢測單元的輸出端二，即圖5(a)中的第三節點Q3’；其中，第五信號繼電器CR5’的通斷由操作手柄模式切換開關信號控制，第六信號繼電器CR6’的通斷由機器人工作間安全門開關信號控制，第七信號繼電器CR7’的通斷由操作手柄安全啟動開關信號控制，第八信號繼電器CR8’的通斷由控制器、遠程控制盒以及外部設備中的模式切換信號共同控制；第五信號繼電器CR5’、第六信號繼電器CR6’、第八信號繼電器CR8’的常閉觸點串聯第七信號繼電器CR7’的常開觸點，第五信號繼電器CR5’、第六信號繼電器CR6’和第八信號繼電器CR8’的常開觸點相互串聯，且第七信號繼電器CR7’的常閉觸點與外部監控設備連接；手動操作模式時，第五信號繼電器CR5’、第六信號繼電器CR6’和第八信號繼電器CR8’的常閉觸點閉合，第七信號繼電器CR7’的常開觸點閉合；自動操作模式時，第五信號繼電器CR5’、第六信號繼電器CR6’和第八信號繼電器CR8’的常開觸點閉合，第七信號繼電器CR7’的常開觸點斷開。

具體地，第三檢測單元，主要用于檢測與機器人工作模式和外部設備環境相關的安全信號是否異常，包括將與操作手柄、控制器、遠程控制盒以及外部設備中的模式切換開關信號，機器人工作間安全門開關信號，操作手柄安全啟動開關信號依次進行檢測。其中，第三檢測單元使得無論機器人處于自動模式還是手動模式，均能實現機器人工作模式和外部設備環境相關的安全信號的檢測。

具體地，針對每一支路，本發明實施例中通過第五信號繼電器、第六信號繼電器、第七信號繼電器和第八信號繼電器實現機器人模式切換。其中，第五信號繼電器、第六信號繼電器和第八信號繼電器的常開觸點和常閉觸點均連接在該電路中，第五信號繼電器、第六信號繼電器和第八信號繼電器的常閉觸點串聯后連接第七信號繼電器的常開觸點，組成分支P；第五信號繼電器、第六信號繼電器和第八信號繼電器的常開觸點依次串聯，組成分支P’。分支P為機器人處于手動操作模式時的通路，分支P’為機器人處于自動操作模式時的通路。第七信號繼電器的常開觸點還連接外部監控設備，用于將操作手柄安全啟動開關信號的狀態輸入給外部監控設備，方便監控。

需要說明的是，針對第八信號繼電器的通斷由控制器、遠程控制盒以及外部設備中的模式切換信號共同控制的情況，可以用多個信號繼電器串聯進行代替，使得每一信號繼電器均通過一個信號進行控制，或者一個信號繼電器通過兩個信號進行控制。因此，通過一個或者多個信號控制一個信號繼電器的情況均屬于本發明的保護范圍。

具體地，參見圖5(a)所示，以支路C-1為例，機器人開始工作時的默認工作模式為手動操作模式，第五信號繼電器CR5、第六信號繼電器CR6和第八信號繼電器CR8的線圈不得電，常閉觸點依然閉合，常開觸點依然斷開，為了使得機器人正常工作，操作手柄安全啟動開關進行動作，使得第七信號繼電器CR7的線圈得電，第七信號繼電器的常開觸點閉合，分支P導通，機器人正常工作在手動操作模式，第三節點Q3輸出第三導通信號。若操作手柄安全啟動開關信號異常，外部監控設備收不到操作手柄安全啟動開關信號發送的信號，確定操作手柄安全啟動開關故障，若操作手柄安全啟動開關正常，則需要主控單元進一步確定操作手柄模式切換開關信號、機器人工作間安全門開關信號以及控制器、遠程控制盒以及外部設備中的模式切換信號是否異常。若機器人需要切換到自動操作模式進行工作，則操作手柄模式切換開關信號使能，使得第五信號繼電器CR5的常開觸點閉合，機器人工作間安全門開關信號使能，使得第六信號繼電器CR6的常開觸點閉合，控制器、遠程控制盒以及外部設備中的模式切換信號共同控制的信號使能，使得第八信號繼電器CR8的常開觸點閉合，分支P’導通，機器人正常工作在自動操作模式，第三節點Q3輸出第三導通信號。若第三節點Q3停止輸出第三導通信號，則需要主控單元進一步確定操作手柄模式切換開關信號、機器人工作間安全門開關信號以及由控制器、遠程控制盒以及外部設備中的模式切換信號是否異常。

其中，為了進一步保證工作人員切換工作模式的安全性，本發明實施例中，將分支P設計為手動操作模式，且當操作手柄模式切換開關信號動作時，才能正常工作；當需要切換回自動操作模式時，只要將控制器、遠程控制盒以及外部設備中的模式切換信號、操作手柄模式切換開關信號、機器人工作間安全門開關信號切換為自動操作模式，當機器人工作間安全門開關信號安全時，分支P’正常工作，機器人處于自動操作工作模式，從而保證了模式切換時，工作人員以及機器人的安全。其中，模式切換動作配合軟件需要有切換順序，當從自動操作模式切換到手動操作模式時，必須先將控制器模式切換信號為手動操作模式，然后再將操作手柄模式切換信號為手動操作模式；當從手動操作模式切換為自動操作模式時，必須先將操作手柄模式切換信號為自動操作模式，然后將控制器模式切換信號為自動操作模式，也就是手動操作模式必須與操作手柄處于就近原則，方可保證操作人員的安全性。

進一步地，為了將第三節點(Q3和Q3’)的第三導通信號自動反饋給主控單元，在第三節點(Q3和Q3’)處連接分別一個繼電器，且每一繼電器的常開觸點連接主控單元，常閉觸點串聯在第三節點(Q3或Q3’)處，當第三節點(Q3和Q3’)處同時輸出第三導通信號時，每一繼電器的常開觸點閉合，主控單元收到第三節點(Q3和Q3’)的第三導通信號，當第三節點(Q3或Q3’)停止輸出第三導通信號時，該繼電器的常開觸點斷開，主控單元未收到第三節點(Q3和Q3’)的第三導通信號，則進一步確定確定操作手柄模式切換開關信號、機器人工作間安全門開關信號以及由控制器、遠程控制盒以及外部設備中的模式切換信號是否異常。

因此，本發明實施例中的第三檢測單元通過檢測機器人在自動操作模式和手動操作模式下操作手柄模式切換開關信號、機器人工作間安全門開關信號、操作手柄安全啟動開關信號和控制器、遠程控制盒以及外部設備共同控制的模式切換信號，使得操作人員無論在哪種工作模式下均能確保安全，從而提高了可靠性。

較佳地，位于第一支路C-1的第五信號繼電器CR5和位于第二支路C-2的第五信號繼電器CR5’為同一具有兩組觸點的信號繼電器，參見圖5(b)所示，第五信號繼電器均用CR5表示；位于第一支路C-1的第八信號繼電器CR8和位于第二支路C-2的第八信號繼電器CR8’為同一具有兩組觸點的信號繼電器，參見圖5(b)所示，第八信號繼電器均用CR8表示。

需要說明的是，針對理想情況，第三檢測單元可以僅包括上述一個支路。在實際應用中，為了避免一個支路上的器件或者信號有其他問題，本發明實施例提供的第三檢測單元設計為兩個支路，進一步準確地對安全信號進行檢測，保證了機器人的安全問題。其中，機器人工作間安全門為雙路安全門鎖，因此，第一支路和第二支路各需要一個第六信號繼電器。操作手柄安全啟動開關的狀態通過第七信號繼電器反饋給外部監控設備，因此，第一支路和第二支路各需要一個第七信號繼電器。第一支路和第二支路中的第五信號繼電器和第八信號繼電器可以分別采用兩個信號繼電器進行控制，或者分別采用一個具有兩組觸點的信號繼電器進行控制，在此不作具體限定。

較佳地，參見圖6(a)，第四檢測單元112包括結構相同的兩個支路D-1和D-2，且支路D-1包括：

與第三檢測單元輸出端一(第三節點Q3)連接的第九信號繼電器CR9，與第九信號繼電器CR9并聯的第十信號繼電器CR10和第十一信號繼電器CR11；第九信號繼電器CR9與第十一信號繼電器CR11連接的節點作為第四檢測單元的輸出端一，即圖6(a)中的第四節點Q4；

支路D-2包括：

與第三檢測單元輸出端二(第三節點Q3’)連接的第九信號繼電器CR9’，與第九信號繼電器CR9’并聯的第十信號繼電器CR10’和第十一信號繼電器CR11’；第九信號繼電器CR9’與第十一信號繼電器CR11’連接的節點作為第四檢測單元的輸出端一，即圖6(a)中的第四節點Q4’；

其中，第九信號繼電器CR9用于在外部設備中的電機上電信號或操作手柄中的電機上電開關信號異常時斷開，位于第一支路D-1的第十信號繼電器CR10用于第一支路的輸出端一(第四節點Q4)信號異常時斷開，位于第一支路D-1的第十一信號繼電器CR11用于第二支路的輸出端二(第四節點Q4’)信號異常時斷開；位于第二支路D-2的第十信號繼電器CR10’用于第二支路D-2的輸出端二(第四節點Q4’)信號異常時斷開，位于第二支路D-2的第十一信號繼電器CR11’用于第一支路的輸出端一(第四節點Q4)信號異常時斷開。

具體地，當且第一節點輸出第一導通信號，第二節點輸出第二導通信號，第三節點輸出第三導通信號時，進行機器人關節電機上電。本發明實施例提供的第四檢測單元用于保證機器人一直處于供電狀態。

具體地，針對每一支路，第九信號繼電器的常開觸點連接在第三節點和第四節點之間，當外部設備機器人關節電機上電信號或操作手柄機器人關節電機上電信號使能時，第九信號繼電器的常開觸點閉合，第四節點輸出第四導通信號；當外部設備機器人關節電機上電信號或操作手柄機器人關節電機上電信號異常時，第九信號繼電器的常開觸點斷開，第四節點停止輸出第四導通信號；第十信號繼電器和第十一信號繼電器的常開觸點串聯后并聯在第三節點和第四節點之間，一旦第四節點輸出第四導通信號，則第十信號繼電器和第十一信號繼電器的常開觸點閉合，第四節點繼續輸出第四導通信號。因此，操作人員只需要按住外部設備機器人關節電機上電開關或操作手柄機器人關節電機上電開關1秒以上，第四檢測單元就能夠將安全回路保持為連通狀態，因此操作人員不需要一直按住機器人關節電機上電開關。

進一步地，為了將第四節點(Q4和Q4’)的第四導通信號自動反饋給主控單元，在第四節點Q4(Q4和Q4’)處分別連接一個繼電器，且每一繼電器的常開觸點連接主控單元，常閉觸點串聯在第四節點(Q4或Q4’)處，當第四節點(Q4和Q4’)處同時輸出第四導通信號時，每一繼電器的常開觸點閉合，主控單元收到第四節點(Q4和Q4’)的第四導通信號，當第四節點(Q或Q4’)停止輸出第四導通信號時，該繼電器的常開觸點斷開，主控單元未收到第四節點(Q4和Q4’)的第四導通信號，則進一步確定機器人關節電機上電操作出現故障。

較佳地，位于第一支路D-1的第九信號繼電器CR9和位于第二支路D-2的第九信號繼電器CR9’為同一具有兩組觸點的信號繼電器，參見圖6(b)所示，第九信號繼電器均用CR9表示；位于第一支路D-1的第十信號繼電器CR10和位于第二支路D-2的第十信號繼電器CR10’為同一具有兩組觸點的信號繼電器，參見圖6(b)所示，第十信號繼電器均用CR10表示；位于第一支路D-1的第十一信號繼電器CR11和位于第二支路D-2的第十一信號繼電器CR11’為同一具有兩組觸點的信號繼電器，參見圖6(b)所示，第十信號繼電器均用CR10表示。

較佳地，參見圖7，第五檢測單元114包括結構相同的兩個支路E-1和E-2，支路E-1包括：

與第四檢測單元的輸出端一(第四節點Q4)相連的第十二信號繼電器CR12，第十二信號繼電器CR12的常開觸點與第四檢測的輸出端一相連，常閉觸點與主控單元相連，第十二信號繼電器CR12的輸出端作為第五檢測的輸出端一，即圖7中的第五節點Q5；其中，第十二信號繼電器CR12用于主控單元的安全信號異常時斷開。

同理，支路E-2包括：與第四檢測單元的輸出端二(第四節點Q4’)相連的第十二信號繼電器CR12’，第十二信號繼電器CR12’的常開觸點與第四檢測的輸出端二相連，常閉觸點與主控單元相連，第十二信號繼電器CR12’的輸出端作為第五檢測的輸出端二，即圖7中的第五節點Q5’；其中，第十二信號繼電器CR12’用于主控單元的安全信號異常時斷開。

具體地，當第一節點、第二節點、第三節點和第四節點均正常時，為了進一步確定主控單元中是否存在異常信號，通過第十二信號繼電器進行控制。若主控單元發送有效信號給第十二信號繼電器，則常開觸點閉合，使得第五節點輸出第五導通信號。若主控單元未發送有效信號給第十二信號繼電器時，則常開觸點斷開，使得第五節點停止輸出第五導通信號。

進一步地，為了將第五節點(Q5和Q5’)的第五導通信號自動反饋給外部監控設備，在第五節點(Q5和Q5’)處分別連接一個繼電器，且每一繼電器的常開觸點連接外部監控設備，常閉觸點串聯在第五節點(Q5或Q5’)處，當第五節點(Q5和Q5’)處輸出第五導通信號時，該繼電器的常開觸點閉合，外部監控設備收到第五節點(Q5和Q5’)的第五導通信號，當第五節點(Q5或Q5’)停止輸出第五導通信號時，該繼電器的常開觸點斷開，外部監控設備未收到第五節點(Q5和Q5’)的第五導通信號，則確定故障出現在主控單元中。

其中，當第一支路和第二支路中的第五節點Q5均正常輸出有效信號時，安全單元導通機器人關節電機及其制動器進行供電的動力電源和制動電源。一旦第一支路或者第二支路中的第五節點未輸出第五導通信號時，安全單元斷開，使得制動電源及動力電源無法正常給機器人供電。

需要說明的是，本發明實施例提供的上述控制器中的多個檢測單元的實施例中不限于采用開關或者信號繼電器的線圈控制觸點的動作檢測安全信號異常的工作模式。且不限于上述提供的各種安全信號，還可以擴展到所有與機器人相關的其他安全信號。在此不作具體限定。

另外，本發明實施例中第一導通信號、第二導通信號、第三導通信號、第四導通信號和第五導通信號僅為相應節點是否具有有效信號的一種定義，當然可以采用別的定義進行概述相應節點是否有有效信號，在此不做具體限定。其中，第一導通信號、第二導通信號、第三導通信號、第四導通信號和第五導通信號分別按照各個安全信號的優先等級進行排序。在實際應用中，可以根據其他原則進行排序，并不限于實施例中的排列方式。

本發明實施例中控制器中的多個檢測單元的結構僅作為較佳實施例，可以采用別的電路結構實現對機器人相關的各種安全信號的監控，在此不作具體限定。

參見圖8，本發明實施例提供的一種控制器的具體電路結構圖，其中包括依次串聯的多個檢測單元11、主控單元12和安全單元13，其中，檢測單元11包括第一檢測單元110、第二檢測單元111、第三檢測單元112、第四檢測單元113和第五檢測單元114，其中，每一檢測單元的電路包括上述描述的每一檢測單元的具體電路圖，為了進一步簡化每一檢測單元中的電路結構，圖8中第一支路和第二支路中能用一個信號繼電器或者開關代替的，均采用一個。每一檢測單元的作用和電路結構與上述描述相同，在此不再贅述。

基于同一發明思想，本發明實施例還提供了一種機器人的安全保護系統，包括本發明實施例提供的任一種機器人的控制器。

基于同一發明思想，參見圖9，本發明實施例提供的一種機器人系統，包括用于控制機器人的操作手柄02和遠程控制盒04，以及用于監控機器人的外部監控設備03，該機器人系統本發明實施例提供的任一種的控制器01。其中，本發明實施例提供的機器人系統的實施例可以參見上述機器人的控制器的實施例，重復之處不再贅述。

綜上，本發明實施例提供的機器人的控制器包括依次串聯的多個檢測單元、主控單元和安全單元；其中，檢測單元用于將與機器人相關的各種安全信號一一對應的多個開關單元依次進行連接，當任一開關單元所對應的安全信號異常，該開關單元動作，使該開關單元所在的邏輯電路導通狀態變化，并停止輸出第五導通信號給安全單元，其中，機器人相關的各種安全信號包括由操作人員觸發的安全信號、與機器人位姿相關的安全信號、與機器人工作模式和外部設備環境相關的安全信號、機器人電機上電信號以及主控單元的安全信號；其中，多個檢測單元中的第一檢測單元用于當所述由操作人員觸發的安全信號產生異常，則停止輸出第一導通信號給主控單元和外部監控設備；第二檢測單元用于當所述與機器人位姿相關的安全信號異常，則停止輸出第二導通信號給所述主控單元；第三檢測單元用于當所述與機器人工作模式和外部設備環境相關的安全信號異常，則停止輸出第三導通信號給所述主控單元；第四檢測單元用于當所述機器人電機上電信號異常，則停止輸出第四導通信號給所述主控單元；當第一導通信號、第二導通信號、第三導通信號、第四導通信號中任一個信號異常，或所述主控單元的安全信號異常時，第五檢測單元停止輸出第五導通信號。可見，本發明實施例中將各種安全信號分模塊進行檢測，使得當第五檢測單元停止輸出第五導通信號時，能很快確定是哪個部分的信號產生異常，因此，且分類對安全信號的異常情況進行檢測，并將異常情況發送給外部監控設備，優化了故障排查的困難。另外，主控單元用于監控第一導通信號、第二導通信號、第三導通信號、第四導通信號和自身的安全信號是否異常，并將異常情況輸出給外部監控設備，從而進一步根據主控單元的反饋進一步確定是哪個部分的信號產生異常。安全單元用于當未接收到第五檢測單元輸出的第五導通信號時，斷開用于給機器人關節電機及其制動器進行供電的動力電源和制動電源。因此，通過將與機器人相關的各種安全信號所對應的開關單元進行連接，并將各種安全信號組合后的工作情況輸入給安全單元，安全單元通過是否接收到第五檢測單元發送的第五導通信號來確定是否停止給機器人關節電機及其制動器進行供電的動力電源和制動電源，從而保證了機器人以及操作人員的安全；由于與機器人相關的各種安全信號中任一信號發生異常，第五檢測單元均不會輸出第五導通信號，且多個檢測單元通過將各種安全信號分步驟的將異常情況發送給主控單元，相比現有技術中的機器人的安全保護系統，本發明實施例中的控制器的多個檢測單元將各種安全信號都考慮進去，且進行連接，簡化了電路的布線，且分類對安全信號的異常情況進行檢測，并將異常情況發送給外部監控設備，優化了故障排查的困難。綜上，本發明實施例提供的機器人的控制器，避免了機器人相關的各種安全信號異常以及人工誤操作導致的機器人不安全的問題，進一步解決了現有技術中機器人的安全保護系統的布線的復雜性和故障排查難的問題。

本領域內的技術人員應明白，本發明的實施例可提供為方法、系統、或計算機程序產品。因此，本發明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器和光學存儲器等)上實施的計算機程序產品的形式。

本發明是參照根據本發明實施例的方法、設備(系統)、和計算機程序產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令產生用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執行的指令提供用于實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。