ПЕРЕНОСНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЗАЩИТОЙ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ МАШИН, В ЧАСТНОСТИ РОБОТОВ
PORTABLE PROTECTION CONTROL DEVICE FOR INDUSTRIAL MACHINES, IN PARTICULAR ROBOTS

Область техники
Настоящее изобретение относится, в целом, к промышленным машинам, таким как роботы, которые имеют блок управления. В частности, настоящее изобретение разработано с конкретной привязкой к устройствам для ручного управления и/или программирования упомянутых выше машин.
Уровень техники
Некоторые промышленные машины, например роботы, предназначены для функционирования в ручном режиме и по меньшей мере одном автоматическом режиме, причем режимы обычно можно выбрать с помощью блока управления машины. Ручной режим функционирования выбирают, если машиной должен управлять оператор, например, для осуществления программирования, а автоматический режим функционирования выбирают, если машиной необходимо управлять автоматически, то есть, ее функционирование контролируется исключительно соответствующим блоком управления.
Например, в случае с промышленным роботом, имеющим заданное количество степеней свободы, процедура ручного управления преимущественно состоит в обучении робота траектории, которую автоматически должна повторить точка его манипулятора в ходе выполнения нормальных этапов функционирования для осуществления конкретной операции. Данная точка, как правило, образована так называемой центральной точкой инструмента (ЦТИ), определяющей положение активной части рабочего органа манипулятора, под которым в данном описании следует понимать рабочий инструмент или также комплекс, состоящий из устройства захвата и соответствующего перемещаемого рабочего объекта.
Большая часть времени программирования выделена для ручного управления роботом для определения оптимальных точек траекторий движения центральной точки инструмента и сохранения ее соответствующих координат. Для этого обычно используют переносной терминал программирования, также известный как «подвесной пульт обучения». Для ручного управления изменениями позиций манипулятора оператор использует особые кнопки подвесного пульта обучения, известные как «толчковые» кнопки или клавиши, которые управляют движениями одной или нескольких осей робота. Воздействуя на толчковые кнопки подвесного пульта обучения, можно перемещать центральную точку инструмента в конкретном положительном или отрицательном направлении в пределах заданной системы координат, выбранной оператором среди множества возможных систем координат.
В большинстве известных технических решений, блок управления робота может функционировать в соответствии с различными режимами или условиями, среди которых можно выделить режим программирования. Как пояснялось ранее, в режиме программирования оператор действует рядом с манипулятором для управления его функционированием, сохранения этапов программы и программирования рабочей деятельности с помощью подвесного пульта обучения.
Этап программирования робота, очевидно, является тем этапом, который сопряжен с наибольшими рисками для оператора, поскольку оператор должен точно следовать за центральной точкой инструмента для того, чтобы визуально контролировать ее размещение, непрерывно перемещаясь вокруг манипулятора. По этой причине, подвесной пульт обучения имеет выключатель аварийной остановки и разрешающий переключатель или разрешающее устройство. При критическом синтезе, если, во время программирования, разрешающее устройство не удерживается оператором в предварительно заданном положении переключения, то манипулятор не может совершить какое-либо действие; с другой стороны, кнопка аварийной остановки задействуется оператором в особо критических ситуациях для полной остановки функционирования робота.
Терминалы для программирования упомянутого типа представляют собой специально разработанные устройства, то есть, специально спроектированные для промышленной машины, подлежащей управлению и/или ручному программированию, и изготовленные ограниченной партией. Таким образом, подобные терминалы являются, как правило, дорогостоящими и их разработка требует много времени.
Специально разработанный терминал указанного выше типа, имеющий эргономичный корпус и сенсорный экран, раскрыт в документе US 2004/248619 A.
Для устранения раскрытых выше недостатков было предложено использование переносных электронных аппаратов стандартного типа, таких как, например, смартфоны, ручные персональные компьютеры, планшеты, персональные цифровые помощники ПЦП (PDA, Personal Digital Assistants), и другие подобные аппараты. Указанные аппараты широко представлены на рынке по умеренной цене и имеют, в целом, способность к обработке, хранению и передаче данных, что делает их пригодными для использования в качестве устройств для управления промышленными машинами после предварительной установки соответствующего программного обеспечения.
Однако, такие стандартные электронные аппараты не способны удовлетворять техническим требованиям по защите, необходимой для совершения действий, связанных с ручным управлением промышленной машиной, например, роботом, в частности, с точки зрения необходимости наличия переключателя аварийной остановки и разрешающего переключателя.
По этой причине были предложены устройства управления защитой, выполненные с возможностью соединения с блоком управления робота или аналогичной промышленной машины и предназначенные для съемной установки переносного электронного аппарата вышеуказанного типа. Такие устройства управления в целом содержат корпус, имеющий участок захвата, за который может ухватиться пользователь и с которым может быть сопряжен переключатель аварийной остановки и разрешающий переключатель, и поддерживающий участок, с которым может быть соединен с возможностью съема переносной электронный аппарат.
Из документа US 2005/141681 А1, на котором основана ограничительная часть пункта 1 формулы изобретения, известно одно такое устройство управления защитой, имеющее по существу вытянутый коробчатый корпус, который вмещает в себя управляющий контур устройства и содержит гнездо, внутрь которого может быть вставлен аппарат ПЦП. Согласно первому варианту осуществления (см, в частности, фиг. 1-3 указанного документа) упомянутое выше гнездо имеет горизонтальное открытое пространство и предназначено для приема аппарата ПЦП за счет скользящего движения, так что доступ к экрану указанного аппарата возможен с лицевой стороны коробчатого корпуса. Внутри указанного выше гнезда размещен разъем интерфейса, соединенный с возможностью обмена сигналами с управляющим контуром, который может быть вставлен в соответствующий разъем интерфейса самого аппарата ПЦП. В указанной конфигурации, на двух противоположных продольных сторонах коробчатого корпуса предусмотрены соответствующие переключатели, осуществляющие разрешающие функции, причем в верхней части коробчатого корпуса предусмотрен переключатель, осуществляющий функции аварийной остановки, причем указанные переключатели соединены с возможностью обмена сигналами с внутренним управляющим контуром устройства. Согласно указанному варианту осуществления, корпус устройства может быть захвачен оператором сбоку одной рукой, что обеспечивает возможность нажатия на один из разрешающих переключателей. Указанный вариант осуществления имеет преимущество, которое заключается в возможности использования устройства в равной степени, как праворуким оператором, так и леворуким оператором. Однако, общая конфигурация устройства по существу не является предпочтительной с точки зрения эргономики, по меньшей мере по той причине, что вес устройства полностью воздействует только на одну руку оператора, который должен постоянно удерживать разрешающий переключатель в нажатом состоянии.
Согласно второму варианту осуществления, раскрытому в упомянутом выше документе (см. в частности, фиг. 6 и 7 указанного известного документа), коробчатый корпус устройства имеет такую форму, что он может удерживаться на предплечье оператора, когда он захватывает участок захвата одной рукой. В указанном варианте осуществления гнездо самого аппарата ПЦП образовано выемкой, заданной с лицевой стороны коробчатого корпуса, в который сам аппарат может быть вставлен сверху. Кроме того, в указанном случае, внутри указанного гнезда предусмотрен по меньшей мере один интерфейс, который может быть соединен с интерфейсом самого аппарата ПЦП. В указанном варианте осуществления, участок захвата коробчатого корпуса, по сути, задан у продольного конца коробчатого корпуса, причем разрешающий переключатель находится на задней стороне коробчатого корпуса, так что на него можно воздействовать большим пальцем руки, а переключатель аварийной остановки размещен на соответствующем торце коробчатого корпуса. Указанный второй вариант осуществления является предпочтительным, поскольку вес устройства может быть распределен на предплечье оператора, а не действует полностью на его руку, которой он должен постоянно удерживать разрешающий переключатель в нажатом состоянии.
Устройство, описанное в упомянутом выше документе, по существу является специально разработанным устройством, то есть, специально предназначенным для механического и электронного соединения с конкретным типом аппарата ПЦП, имеющим конкретные физические размеры и заданные положения соответствующих соединительных интерфейсов. Взаимное размещение устройств защиты для оператора является немного неудобным, поскольку - в помянутом выше втором варианте осуществления - переключение указанного разрешающего переключателя предусматривает постоянное усилие только большого пальца оператора. Кроме того, для обеспечения возможности применения устройства как праворукими, так и леворукими операторами, на задней стороне коробчатого корпуса должно быть предусмотрено два разрешающих переключателя, по существу в противоположных местах. Более того, корпус устройства является относительно громоздким и тяжелым.
В документе DE 102010025781 А1 раскрыто еще одно устройство управления защитой, которое может быть соединено с небольшим стандартным электронным аппаратом, например, смартфоном, аппаратом ПЦП, ручным персональным компьютером или карманным персональным компьютером, нетбуком или ноутбуком, или другим аналогичным аппаратом.
В указанном случае, корпус устройства имеет боковой участок захвата, на продольной поверхности которого предусмотрен разрешающий переключатель, а в верхней части которого предусмотрен переключатель аварийной остановки. Участок захвата выполнен в виде вертикальной планки, выдающейся из нижнего поддерживающего участка, с которым связано два стопорных элемента, предназначенных для закрепления сбоку переносного электронного аппарата в вертикальном положении, причем один из этих стопорных элементов выполнен с возможностью регулирования положения. Участок захвата может быть легко захвачен оператором наподобие рукоятки, для обеспечения возможности переключения указанного разрешающего переключателя.
Техническое решение, известное из документа DE 102010025781 А1, обладает преимуществом, состоящим в том, что с устройством управления защитой могут быть объединены электронные аппараты различных размеров, благодаря наличию стопорного элемента, выполненного с возможностью регулирования положения, а также преимуществом в том, что устройство может быть использовано в равной степени как праворукими, так и леворукими операторами. Однако, основная конфигурация устройства не является предпочтительной с точки зрения эргономики, как в отношении взаимного размещения между участком захвата и вертикальным положением электронного аппарата, так и в отношении того, что вес устройства полностью воздействует на руку оператора, который постоянно должен удерживать разрешающий переключатель в нажатом состоянии.
При этом также следует иметь в виду, что разрешающий переключатель, как правило, представляет собой кнопочный переключатель, имеющий три положения, в частности, положение «отпущено», среднее положение переключения и конечное положение переключения. Как уже было упомянуто выше, положение «отпущено» не позволяет оператору передавать роботу команды на совершение движений, а среднее положение переключения представляет собой положение, которое должен удерживать оператор во время программирования робота для обеспечения его движений. Конечное положение переключения, то есть, положение, когда переключатель нажат полностью, соответствует так называемому состоянию тревоги и направлено, фактически, на создание тех же самых эффектов, что и в положении «отпущено». Конфигурация участка захвата согласно документу DE 102010025781 А1 и соответствующее положение разрешающего переключателя приводят к тому, что оператору сложно держать устройство и при этом случайно не переключить указанный разрешающий переключатель в упомянутое выше конечное положение.
Раскрытие сущности изобретения
С учетом вышесказанного, настоящее изобретение направлено на решение технической проблемы по созданию переносного устройства управления защитой, имеющего структуру, которая является наиболее эргономически эффективной для того, чтобы облегчить и сделать использование самого устройства менее утомительным.
Другая техническая проблема, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в создании устройства управления защитой, имеющего структуру, которая является простой, недорогой и легкой, а также довольно универсальной по отношению к различным типам электронных аппаратов, с которыми может быть объединено само устройство.
По меньшей мере одна из перечисленных выше технических проблем решается, согласно настоящему изобретению, благодаря переносному устройству управления защитой, имеющему признаки, изложенные в прилагаемой формуле изобретения. Формула изобретения образует неотъемлемую часть технического технической идеи, раскрытой в данном документе в отношении настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
Другие назначения, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего описания и прилагаемых чертежей, которые приведены лишь в качестве пояснительного и неограничивающего примера, и на которых изображено следующее:
- на фиг. 1 схематично в аксонометрической проекции проиллюстрирован возможный вариант применения устройства управления согласно настоящему изобретению, в сочетании с промышленной машиной, в частности, с роботом.
- на фиг. 2-6 схематично в аксонометрической проекции представлены различные виды, под разными углами, устройства управления защитой согласно различным возможным вариантам осуществления настоящего изобретения, причем на некоторых из указанных чертежей схематично показан электронный аппарат, связанный с предлагаемым устройством.
- на фиг. 7 схематично в боковой проекции показано устройство управления защитой, функционирующее согласно возможным вариантам осуществления настоящего изобретения.
- на фиг. 8 и 9 схематично в аксонометрии проиллюстрированы примеры возможных способов захвата устройства управления защитой согласно настоящему изобретению.
- на фиг. 10 представлена упрощенная принципиальная схема, иллюстрирующая примеры возможных способов взаимодействия между устройством управления защитой согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, блоком управления промышленной машины и электронным аппаратом, связанным с устройством управления.
- на фиг. 11 и 12 схематично в боковой проекции и схематично в аксонометрической проекции, соответственно, проиллюстрирован пример дополнительного возможного режима использования устройства управления защитой согласно настоящему изобретению.
Осуществление изобретения
Под выражением «вариант осуществления» или «один из вариантов осуществления» в рамках настоящего описания следует понимать то, что конкретная конфигурация, структура или признак, раскрытые в отношении рассматриваемого варианта осуществления, содержатся в по меньшей мере одном варианте осуществления настоящего изобретения. Таким образом, такие выражения как «в варианте осуществления», «в одном из вариантов осуществления» или другие подобные фразы, которые могут присутствовать в различных разделах настоящего описания, не обязательно все относятся к одному и тому же варианту осуществления настоящего изобретения. Кроме того, конкретные конфигурации, структуры или признаки могут быть объединены любым подходящим способом в одном или нескольких вариантах осуществления настоящего изобретения. Ссылки, используемые в нижеследующем описании, приведены только для удобства и не ограничивают объем правовой охраны или сущность вариантов осуществления настоящего изобретения. Более того, следует отметить, что далее в описании раскрыты только те элементы, которые полезны для понимания настоящего изобретения.
На фиг. 1 схематично показана промышленная машина, содержащая переносное устройство управления защитой согласно настоящему изобретению. В рассматриваемом примере, не имеющем ограничительного характера, промышленная машина представляет собой антропоморфного робота 1, имеющего конструкцию 2, движущуюся в соответствии с заданным числом степеней свободы. В проиллюстрированном примере с концом подвижной конструкции 2 связан инструмент или рабочий орган, обозначенный номером позиции 3, например, в виде сварочной горелки. В любом случае настоящее изобретение может использоваться в сочетании с другими типами промышленных машин, таких как, например, роботы, работающие в декартовой системе координат, или роботы с избирательной податливостью руки (SCARA, Selective Compliance Assembly Robot Arm), автоматические системы, рабочие ячейки, и т.д.
В соответствии с известными технологиями, движение каждой из подвижных частей конструкции 2 контролируется соответствующим электродвигателем с соответствующей понижающей зубчатой передачей. Движениями конструкции 2 и действиями рабочего органа 3 управляет блок управления, который обозначен на фиг. 1 номером позиции 4, размещен на расстоянии от конструкции 2 и соединен с ней посредством кабеля 5. В одном из вариантов осуществления, блок 4 управления выполнен с возможностью функционирования в по меньшей мере трех различных режимах или условиях, например, в режиме программирования, автоматическом режиме или дистанционном режиме. Предпочтительно, эти рабочие режимы можно выбирать с помощью блока 4 управления, через соответствующие средства выбора, обозначенные в целом номером позиции 4а.
В режиме программирования оператор НО работает рядом с роботом 1 для управления его функционированием, сохранения этапов программы и программирования рабочих действий с помощью переносного электронного аппарата, связанного с устройством управления защитой согласно настоящему изобретению, обозначенным в целом номером позиции 10. Как будет очевидно из нижеследующего описания, устройство 10 имеет соответствующий управляющий контур, который может быть соединен с возможностью обмена сигналами с блоком 4 управления робота 1. В автоматическом режиме робот 1 осуществляет свою рабочую программу, полученную, как объяснено выше, в сочетании с другими роботами или автоматическими аппаратами, как правило, внутри ячейки, имеющей защиту от доступа со стороны персонала, но под визуальным управлением оператора НО. Также, в дистанционном режиме робот 1 осуществляет свою собственную рабочую программу, внутри ячейки, как правило, имеющей защиту от доступа персонала, но в указанном случае команда запуска выполнения программы поступает от диспетчера ячейки, например, программируемого логического контроллера ПЛК (PLC, Programmable Logic Controller), который управляет как роботом, так и другими автоматическими аппаратами, имеющимися в самой ячейке.
Переносное устройство 10 управления защитой согласно различным возможным вариантам осуществления настоящего изобретения проиллюстрировано схематично на фиг. 2-7.
Устройство 10 имеет корпус 11, задающий участок 12 захвата и поддерживающий участок 13. В различных вариантах осуществления, участок 12 захвата и поддерживающий участок 13 могут быть выполнены в виде единого цельного элемента, или изготовлены в виде отдельных элементов, собранных вместе, даже из разных материалов. Например, в одном из вариантов осуществления, участок 12 захвата изготовлен полностью или преимущественно из металлического материала, предпочтительно алюминия, или другого легкого металла, или легкого сплава, а поддерживающий участок изготовлен из пластмассового материала. Использование упомянутых предпочтительных материалов позволяет снизить вес устройств. Участок 12 захвата предназначен для захвата рукой оператора. В различных вариантах осуществления настоящего изобретения, участок 12 захвата выполнен полым и проходит в продольном направлении, то есть, в общем, представляет собой трубку, для размещения внутри него управляющего контура устройства 10. Предпочтительно, продольный размер поддерживающего участка 13 равен или практически равен размеру участка 12 захвата.
В проиллюстрированном примере, участок 12 имеет две по существу противоположные продольные стенки или поверхности, обозначенные номерами позиций 12а и 12b, а также нижнюю продольную стенку или поверхность 12 с и верхнюю продольную стенку или поверхность 12d, каждая из которых проходит между поверхностями 12а и 12b. Для упрощения, указанные поверхности 12а - 12с также далее именуются как «наружная поверхность», «внутренняя поверхность», «нижняя поверхность» и «верхняя поверхность», соответственно. В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения, участок 12 захвата имеет такую форму, что большой палец и, по меньшей мере, одна первая часть ладони кисти оператора опирается на внутреннюю поверхность 12b, а кончик по меньшей мере одного из пальцев, включающих в себя указательный палец, средний палец, безымянный палец и мизинец, опирается на наружную поверхность 12b, при этом средняя часть его руки находится в положении, соответствующем нижней поверхности 12с. Таким образом, захват участка 12 является весьма естественным.
По перечисленным выше причинам, в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, поверхности 12а - 12с предпочтительно имеют такие размеры и конфигурацию, чтобы придать участку 12 захвата по существу клиновидную форму, в частности, сужающуюся сверху вниз, как хорошо видно, например, на фиг. 7.
Поддерживающий участок 13 проходит сбоку, начиная от участка 12 захвата, для крепления на нем переносного электронного аппарата, обозначенного в целом номером позиции 50, и в рассматриваемом случае представляющего собой доступный на рынке планшет, например, планшет iPad, выпускаемый компанией Apple Inc. Как станет ясно, для этого устройство 10 имеет интерфейс, соединяющий с возможностью обмена сигналами соответствующий управляющий контур с электронным аппаратом 50. В целом, устройство 10 согласно настоящему изобретению может быть использовано в сочетании со стандартными или доступными на рынке переносными электронными аппаратами различных типов, такими как, смартфоны, планшеты, аппараты ПЦП, ручные персональные компьютеры или карманные персональные компьютеры. Предпочтительно, эти устройства представляют собой устройства, имеющие сенсорный экран.
Корпус 11 имеет в целом такую форму, что задняя сторона поддерживающего участка 13 предназначена для прилегания к предплечью оператора, когда участок 12 захвата удерживается соответствующей рукой оператора (см. фиг. 8-9).
С участком 12 захвата устройства 10 связано два элемента управления защитой, обозначенных номерами позиций 14 и 15, соединенных с возможностью обмена сигналами с внутренним управляющим контуром устройства 10 и управляемых оператором НО для обеспечения передачи соответствующей информации по защите в блок 4 управления робота 1. В частности, в различных вариантах осуществления настоящего изобретения, два элемента 14 и 15 управления представлены в виде разрешающего переключателя и переключателя аварийной остановки, соответственно, причем оба выполнены, например, в виде электрических переключателей, концепция которых сама по себе известна в данной области техники, в частности, в виде кнопочных переключателей. В различных вариантах осуществления настоящего изобретения разрешающий переключатель 14 представляет собой кнопочный переключатель, имеющий три положения, в частности, положение «отпущено», среднее положение переключения и конечное положение переключения, в котором он нажат полностью (состояние тревоги), как раскрыто в вводной части настоящего описания.
Согласно одному из признаков настоящего изобретения, оба элемента 14 и 15 управления размещены на наружной поверхности 12а участка 12 захвата, причем по меньшей мере один из элементов управления размещен в пределах досягаемости для более чем одного пальца руки, захватывающей указанный участок 12.
Согласно настоящему изобретению, поддерживающий участок 13 имеет по существу двухмерную конфигурацию, то есть, по существу пластинчатую форму и проходит сбоку от внутренней поверхности 12b так, что лицевая сторона участка 13 задает опорную поверхность для задней стороны корпуса электронного аппарата 50, в результате чего его сенсорный экран или дисплей 50а может быть доступен сверху.
Также согласно настоящему изобретению, с пластинчатым поддерживающим участком 13 связан по меньшей мере один ограничительный элемент, обозначенный в целом номером позиции 17, выполненный с возможностью локального закрепления электронного аппарата 50, то есть, его корпуса, на самом участке 13.
Тот факт, что оба элемента 14 и 15 управления размещены на наружной поверхности 12а участка 12, обеспечивает преимущество с точки зрения эргономики. Каждый из элементов 14 и 15, как правило, выполнен так, чтобы оператор НОР воздействовал на него соответствующей рукой (на элемент 14 - рукой, захватывающей участок 13, а на элемент 15 - другой рукой). Когда оператору требуется переключить элемент 15 управления (аварийная остановка) одной рукой, другой рукой он надежно захватывает участок 12, при этом соответствующий большой палец и часть ладони эффективно компенсируют действие усилия, прилагаемого к элементу 15: это способствует мгновенному и безопасному переключению элемента 15. Тот факт, что по меньшей мере один из элементов управления, в частности, по меньшей мере элемент 14, находится в пределах досягаемости для указательного пальца, среднего пальца, безымянного пальца, и мизинца руки, которая захватывает участок 12 захвата, позволяет руке простым способом воздействовать на сам элемент для обеспечения заданного условия его переключения.
В любом случае, не исключен вариант другого размещения элемента 15 управления, например, на верхней поверхности 12d участка 12 захвата.
Тот факт, что поддерживающий участок 13 по существу имеет пластинчатую форму и выполнен с по меньшей мере одним или несколькими локальными ограничительными элементами, обеспечивает возможность задания широкой опорной поверхности для электронного аппарата, без необходимости обеспечения коробчатого корпуса, в котором следует предусмотреть гнездо для размещения аппарата. Благодаря указанным выше признакам, участок 13 имеет очень ограниченный вес, что позволяет уменьшить общий вес устройства 10. Кроме того, участок 13 обеспечивает достаточно широкую поверхность для крепления электронных аппаратов различных типов, которые имеют размеры в боковом направлении, сильно отличающиеся друг от друга (и, соответственно, например, для множества планшетов или смартфонов, которые имеют сенсорные экраны разных размеров, с различными соотношениями сторон экрана).
Ограничительный элемент или элементы могут иметь разные свойства и сложность, а также могут быть предназначены для крепления аппаратов различных размеров в заданной позиции с возможностью съема. Например, в более простых вариантах осуществления, ограничительные элементы изготовлены из упругого или эластичного материала, например, в форме лент, выполненных с возможностью упругого удержания электронного аппарата 50 на участке 13 и предназначенных для взаимодействия с электронными аппаратами различных размеров за счет их упругости. Для этого также могут быть предусмотрены ленты или ремешки с соответствующими участками зацепления, например, «липучки», чтобы обеспечить возможность подгонки их эффективной длины под размеры аппаратов 50, подлежащих соединению с участком 13. Указанные выше ленты или ремешки могут проходить в продольном и/или поперечном направлении корпуса 11 устройства 10.
Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения, может быть предусмотрен один или несколько ограничительных элементов, установленных с возможностью регулирования на поддерживающем участке 13. Элемент указанного типа на прилагаемых чертежах обозначен, в целом, номером позиции 17.
В проиллюстрированном примере элемент 17 имеет тело, задающее два плеча 17а, которые в рассматриваемом примере по существу расходятся друг от друга, от общего основания, причем их дистальные концы по существу изогнуты или закруглены для обеспечения возможности взаимодействия с аппаратом, в частности, с его кромкой, которая находится в положении, по существу противоположном участку 12 захвата. Предпочтительно, тело элемента 17 изготовлено из пластмассового и/или упруго сгибаемого материала. В рассматриваемом примере, элемент 17 установлен так, чтобы скользить по участку 13 в направлении, по существу поперечном продольной длине участка 12 захвата. Для этого в участке 13 выполнен поперечный паз 18, с которым с возможностью скольжения зацепляется резьбовой стержень 17b (фиг. 6), выступающий в нижней части из тела элемента 17. Тело элемента 17 опирается на лицевую сторону участка 13, причем концевой участок стержня 17b выступает в нижней части из паза 18, причем с указанным выше выступающим участком зацеплено зажимное колесико 17 с (фиг. 6). Как можно легко понять, фиксированное положение элемента 17 вдоль паза 18 может меняться в зависимости от размера боковой границы электронного аппарата 50, подлежащего соединению с устройством 10.
1
В различных вариантах осуществления настоящего изобретения поддерживающий участок 13 проходит от среднего положения внутренней поверхности 12b, с учетом ее высоты, причем в любом случае указанное положение по высоте ближе к верхней поверхности 12d, чем к нижней поверхности 12с. Таким образом, между поддерживающим участком 13 и участком захвата может быть задана ступенька, то есть, контрастирующая стенка для кромки корпуса электронного аппарата 50, размещенная ближе к участку 12 захвата. Такая контрастирующая стенка обозначена, например, на фиг. 4 и 5 номером позиции 12b.
1
1
В различных вариантах осуществления, с участком 12 захвата также связано одно или несколько ограничительных средств для электронного аппарата 50. Указанный признак является предпочтительным, когда ограничительные средства, связанные с поддерживающим участком 13, выполнены в положении, по существу противоположном участку 12 захвата, так, например, как в случае раскрытого ранее элемента 17. В вариантах осуществления такого типа, ограничительные средства, связанные с участком захвата, можно удобно разместить в положении, соответствующем контрастирующей стенке 12b. Такой вариант представлен, например, на прилагаемых чертежах, где номером позиции 19 обозначены два ограничительных элемента, связанные со стенкой 12b, и предпочтительно изготовленные из упругого материала для обеспечения устойчивости к царапинам кромки электронного аппарата 50. Один или несколько ограничительных элементов 19, которые имеют форму, отличную от той, что приведена в качестве примера, могут быть сформированы на участке 12 захвата, в частности, если он изготовлен из пластмассы.
В предпочтительных версиях указанного варианта осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере один из элементов 14 и 15, предпочтительно оба, занимают среднее положение относительно участка 12 захвата, с учетом его продольного размера. Такое размещение особенно целесообразно, поскольку оно позволяет выполнить устройство 10 лишь с одним элементом 14 управления для осуществления разрешающих функций, а не с парой таких элементов, как, например, в техническом решении, известном из документа US 2005/141681 А1. С точки зрения эргономики, по сути, устройство 10 может предпочтительно быть использовано как праворукими, так и леворукими операторами, как хорошо проиллюстрировано в качестве примера на фиг. 8 и 9: на указанных чертежах представлены схожие режимы переключения элемента 14 управления в двух состояниях. Наличие одного элемента 14 упрощает изготовление устройства и способствует уменьшению его стоимости и веса. Согласно фиг. 8 и 9 в предпочтительных вариантах осуществления на внутренней поверхности 12b под поддерживающим участком 13 предпочтительно предусмотрен петлевидный ремешок 20, который может быть зацеплен рукой, захватывающей участок 12. Таким образом, даже при временном отпускании участка 12, исключается риск падения устройства 10. Кроме того, предпочтительно, по меньшей мере на части участка 12 захвата предусмотрена резиновая часть, имеющая на фиг. 6 обозначение R, и предназначенная для улучшения захвата. Резиновая часть R может проходить вдоль части внутренней поверхности 12b и/или нижней поверхности 12с, предпочтительно в положении, выровненном в направлении, поперечном относительно элемента 14 управления.
В различных вариантах осуществления, элементы 14 и 15 управления размещены так, что они оба находятся в пределах досягаемости для более чем одного пальца руки, захватывающей участок 12 захвата. Как было указано выше, элементы 14 и 15, как правило, выполнены так, что их можно задействовать разными руками, однако рассматриваемая особенность может, при необходимости, позволить оператору воздействовать одновременно на оба элемента 14 и 15 пальцами только той руки, которая захватывает участок 12. Для этого два элемента 14 и 15 управления предпочтительно находятся в положениях, по существу выровненных относительно друг друга в поперечном направлении наружной поверхности 12а участка 12 захвата.
Как известно, различные стандартные электронные аппараты 50, которые могут быть использованы для осуществления настоящего изобретения - такие, например, как смартфоны и планшеты - содержат с задней стороны оптические средства фотокамеры или видеокамеры. Использование такого устройства съемки изображения оператором, который держит устройство 20, может оказаться полезным во время программирования или контроля функционирования робота 1, например, когда необходим захват изображения заданного рабочего состояния машины. Для этого в различных вариантах осуществления настоящего изобретения поддерживающий участок 13 предпочтительно имеет в своем по существу периферическом положении по меньшей мере одно сквозное отверстие или по меньшей мере одну выемку на своей кромке: это позволяет располагать электронный аппарат 50 на участке 13 с соответствующим задним элементом съемки изображения в положении, соответствующем указанному выше сквозному отверстию или выемке. Указанную особенность можно наблюдать, например, на фиг. 6, где номером позиции 21 обозначены два из указанных выше отверстий, причем в одном из них находится заднее устройство 50b съемки изображения электронного аппарата 50. Очевидно, что количество и/или форма и/или положение отверстий 21 может отличаться от того, что в качестве примера проиллюстрировано на указанном чертеже для того, чтобы охватить широкий спектр устройств 50, имеющих задний элемент 50b съемки изображения.
В различных вариантах осуществления настоящего изобретения устройство 10 содержит средства обнаружения, выполненные с возможностью обнаружения наличия электронного аппарата 50, связанного с устройством 10. Эти средства обнаружения соединены с возможностью обмена сигналами с внутренним управляющим контуром устройства 10 и содержат по меньшей мере одно из следующих устройств: устройство определения положения и/или упомянутый выше интерфейс, используемый для соединения с возможностью передачи данных электронного аппарата 50 с управляющим контуром устройства 10, причем указанный интерфейс предпочтительно содержит беспроводной модуль приемопередатчика. В предпочтительных вариантах осуществления, как раскрыто в настоящем описании, устройство 10 содержит оба из средств обнаружения, приведенных здесь в качестве примера.
1
1
На чертежах в качестве примера проиллюстрирован вариант с датчиком 22, размещенным на внутренней стенке 12b участка 12 захвата, в частности, над опорной поверхностью 13а, заданной поддерживающим участком 13, то есть, в положении, соответствующем контрастирующей стенке 12b. В проиллюстрированном примере датчик 22 представляет собой микропереключатель или другое схожее электромеханическое устройство, имеющее соответствующий приводной элемент, который, в отсутствие устройства 50, выступает из участка 12 захвата в направлении поддерживающего участка 13. Как нетрудно понять, когда электронный аппарат 50 размещен на участке 13, так что его кромка примыкает к стенке 12b, указанный выше приводной элемент приводится в движение с последующим переключением микропереключателя 22, который отправляет в управляющий контур сигналы о физическом наличии электронного аппарата 50 на устройстве 10. Очевидно, что указанный датчик 22 может представлять собой датчик, отличающийся от того, который в качестве примера показан на чертежах, например, датчик приближения или оптический датчик. Как будет ясно из нижеследующего описания, наличие датчика физического присутствия является предпочтительным, когда электронный аппарат 50 сопряжен с управляющим контуром устройства 10 в беспроводном режиме.
Как упомянуто выше, участок 12 захвата является по существу полым, причем внутри него предпочтительно размещен управляющий контур устройства 10 и, предпочтительно, также соответствующий интерфейс с электронным аппаратом 50, если указанный интерфейс относится к беспроводному типу. Внутри указанного участка 12 предпочтительно размещена по меньшей мере одна батарея, используемая для подачи питания в управляющий контур устройства 10. В возможных вариантах осуществления внутри участка 12 также предусмотрена батарея резервного питания или буферная батарея для подзарядки батареи электронного аппарата 50.
Участок 12 захвата имеет две продольные торцевые стенки, обозначенные на чертежах номерами позиций 12е и 12f и по существу размещенные напротив друг друга. В различных вариантах осуществления, на по меньшей мере одной из указанных торцевых поверхностей 123 и 12f размещен по меньшей мере один из соединительных портов, соединенных с возможностью обмена сигналами с внутренним управляющим контуром устройства 10, и сальник или втулочный элемент. Предпочтительно, торцевые стенки 12е и 12f находятся в положении, по меньшей мере немного углубленном относительно продольного конца поверхностей 12а - 12d так, что указанный выше втулочный элемент и/или указанный по меньшей мере один соединительный порт находятся/находится в закрытой позиции.
На фиг. 1-2 и 5-7, например, указанный втулочный элемент обозначен номером позиции 23, и предпочтительно используется для прохождения кабеля (обозначенного на фиг. 1 номером позиции 24), необходимого для соединения внутреннего контура устройства 10 с блоком 4 управления робота 1. Следует отметить, однако, что наличие втулочного элемента 23 и кабеля 24 является опциональным, поскольку в различных вариантах осуществления соединение между устройством 10 и блоком 4 управления выполнено в беспроводном режиме.
В свою очередь на фиг. 4 и 5 номерами позиций 25 и 26 обозначены два соединительных порта (один из которых виден лишь частично). Эти порты могут относиться к любому типу и являются стандартными и известными в данной области техники, например, это могут быть USB порты и/или порты RS-232, и т.д. Очевидно, что может быть предусмотрено заданное количество портов различных типов на одной или обеих стенках 12е и 12f.
В одном из вариантов осуществления, возможно применение соединительного порта 25 или 26, например USB, для сопряжения с помощью кабеля внутреннего контура устройства 10 с электронным аппаратом 50 через соответствующий соединительный порт последнего. В результате, удается получить действительно безопасное физическое или проводное сопряжение между устройством 10 контролирования и электронным аппаратом 50.
В одном из вариантов осуществления соединительный порт 25 или 26, например USB, может быть предусмотрен для обеспечения соединения посредством кабеля буферной батареи, размещенной внутри относительно участка 12, с электронным аппаратом 50 для подачи питания в последний и/или подзарядки соответствующей батареи.
В одном из вариантов осуществления, как выделено, например, на фиг. 4 и 5, соединительный порт устройства 10, например порт USB, может быть использован для разъемного соединения так называемого электронного ключа безопасности, обозначенного как ST, то есть, физического устройства, предназначенного для выполнения аутентификации между внутренним контуром устройства 10 и блоком 4 управления робота 1. Указанная возможность является целесообразной, если внутренний контур устройства 10 содержит беспроводной модуль связи для установления линии связи с соответствующим беспроводным модулем блока 4 управления, причем указанная линия предназначена для передачи информации о состоянии элементов 14 и 15 управления защитой. В указанном случае фактически необходимо установить уникальное соединение между блоком 4 управления и устройством 10 для обеспечения безопасной передачи упомянутой выше информации.
На фиг. 10 схематично, лишь в качестве примера, проиллюстрированы возможные режимы соединения между устройством 10 управления, блоком 4 управления и электронным аппаратом 50.
В упрощенном примере, блок 4 имеет обрабатывающий узел, схематично представленный в виде блока 41 и управляющий общим функционированием робота 1, в том числе, логической схемой для управления функциями защиты, выполненной в виде блока 42. С обрабатывающим узлом 41 соединен первый интерфейс связи и второй интерфейс связи, обозначенные номерами позиций 43 и 44. Интерфейс 43 предпочтительно представлен беспроводным модулем связи, например, функционирующим в соответствии со стандартом Wi-Fi, а интерфейс 44 может альтернативно быть представлен в виде проводного соединительного интерфейса или также дополнительного беспроводного модуля связи, предпочтительно функционирующего в соответствии со стандартом, отличным от стандарта модуля 43, например стандартом Bluetooth.
С устройством 10 связан переносной электронный аппарат, обозначенный в целом номером позиции 50 и содержащий свой собственный блок 51 управления, с которым соединен первый интерфейс связи и второй интерфейс связи, обозначенные номерами позиций 52 и 53, соответственно. Интерфейс 52 выполнен в виде модуля связи, функционирующего в соответствии с тем же самым рабочим стандартом, что и модуль 43 блока 4 управления. Интерфейс 53 может быть альтернативно выполнен в виде проводного соединительного интерфейса или также в виде дополнительного беспроводного модуля связи, предпочтительно функционирующего в соответствии со стандартом, отличным от стандарта модуля 52, например стандартом Bluetooth.
Номером позиции 100 в целом обозначен внутренний управляющий контур устройства 10, с которым соединены элементы 14 (разрешающий переключатель) и 15 (аварийная остановка) управления защитой, датчик 22 положения, порты 25-26, а также два соответствующих интерфейса 101 и 102 связи. Интерфейс 101 относится к типу, аналогичному интерфейсу 53 связи электронного аппарата 50, и, соответственно, может быть альтернативно выполнен в виде проводного интерфейса связи или также в виде беспроводного модуля связи, функционирующего в соответствии с тем же самым стандартом, что и модуль 53. Интерфейс 102, напротив, относится к типу, аналогичному интерфейсу 44 блока 4 управления, и, соответственно, может быть альтернативно выполнен в виде проводного соединительного интерфейса или также в виде беспроводного модуля связи, функционирующего в соответствии с таким же стандартом, что и модуль 44.
Очевидно, что в случае использования устройства 10, информация, соответствующая состоянию элементов 14 и 15 управления защитой, передается контуром 100 в обрабатывающий узел 41 через интерфейсы 102 и 44, и в зависимости от информации о состоянии, принятой вычислительным узлом 41, устройство 10 управляет логической схемой 42 обеспечения защиты блока 4. Линия связи, обозначенная буквой «А» и соединяющая друг с другом интерфейсы 102 и 44, может быть, как уже было сказано, выполнена в виде кабеля или также в виде беспроводного канала связи, предпочтительно, но не обязательно, двустороннего канала. При беспроводной связи модули 102 и 44 выполнены так, что они имеют эффективную дальность действия в несколько метров для попадания в радиус действия устройства 10 относительно блока 4.
Во время программирования оператор может с помощью сенсорного экрана 50а электронного аппарата 50 направить команды различного характера в блок 4 управления, согласно технологиям, известным в данной области техники: для этого, конечно, в памяти электронного аппарата 50 хранится необходимое для этого программное обеспечение. Указанное программное обеспечение предпочтительно выполнено с возможностью моделирования по меньшей мере части функций, присущих традиционному подвесному пульту обучения, очевидно, за исключением функций обеспечения защиты, в указанном случае контролируемых устройством 10. Кроме того, блок 4 управления может передавать данные различного характера в устройство 50, также в соответствии с технологиями, известными из уровня техники. Например, через дисплей 50а электронного аппарата 50 можно контролировать состояния машины, этапы программы, возможные внештатные проблемы, и различные параметры, такие как положение осей робота. На том же самом дисплее 50а, который относится к типу сенсорных экранов, можно, например, моделировать ключи, необходимые для управления движением осей робота 1, а также необходимые ключи программирования и редактирования. На дисплее также можно моделировать функции средств 4а блока 4 управления, функции выбора рабочих режимов робота (режима программирования, автоматического и дистанционного режима).
Обмен информацией между блоком 4 и электронным аппаратом 50 происходит через беспроводную линию связи, обозначенную на фиг. 10 буквой «В» и созданную между модулями 43 и 52; кроме того, модули 43 и 52 выполнены так, чтобы иметь эффективную дальность действия в несколько метров для обеспечения возможности оператору двигаться свободно в рабочей зоне робота.
Когда интерфейсы 53 и 101 представлены в виде беспроводных модулей связи, целесообразно их выполнить так, чтобы они имели ограниченную эффективную дальность действия, которая предположительно не превышает один метр. В любом случае, как уже было отмечено, в дополнение к такой связи ближнего действия, целесообразно оснастить устройство 10 датчиком, например микропереключателем, ранее обозначенным номером позиции 22, для обнаружения физического наличия электронного аппарата 50 на устройстве 10 управления и, соответственно, для предотвращения отправки оператором команд на робот через электронный аппарат 50, находящийся рядом с устройством управления, а не установленный на нем.
Очевидно, для обмена информацией в беспроводном режиме между блоком 4 управления робота и электронным аппаратом 50 необходимо уникальное соединение между соответствующими управляющими системами, то есть, условия для безопасной связи между ними. Уникальное соединение, то есть, безопасная связь также необходима между устройством 10 и блоком 40 управления, когда информация о состоянии элементов 14 и 15 управления создается в беспроводном режиме. Кроме того, соединение между электронным аппаратом 50 и устройством 10 должно быть уникальным, если оно обеспечивается не с помощью кабеля.
Практические средства идентификации и безопасной связи между блоком 4, устройством 10 и электронным аппаратом 50, когда упомянутая выше передача данных происходит в беспроводном режиме, не зависят от целей настоящего изобретения и могут быть реализованы в соответствии с любой подходящей технологией, известной в данной области техники, например в соответствии с технологиями, раскрытыми в документе DE 102010025781 А1. Как было упомянуто выше, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, когда связь между блоком 4 управления и устройством 10 происходит в беспроводном режиме, целесообразно, чтобы с соединительным портом устройства 10 был сопряжен аппаратный ключ для обеспечения уникальной аутентификации между двумя имеющимися управляющими системами и гарантии безопасной передачи информации о состоянии элементов 14 и 15 управления защитой.
Наконец, на фиг. 11 показано, что в различных вариантах осуществления внутренняя поверхность 12b участка 12 захвата и поддерживающий участок 13 имеют такие относительные положения, что устройство 10 может быть использовано в качестве наклонной подставки для электронного аппарата 50, когда нижняя поверхность 12b участка 12 захвата и концевая область поддерживающего участка 13, по существу противоположная участку 12 захвата, опираются на общую плоскость Р. Таким образом, как очевидно следует также из фиг. 12, устройство 10 может быт использовано для удержания электронного аппарата 50 в эргономичном положении, например, для ознакомления и/или редактирования данных, в ходе этапов применения электронного аппарата 50, которые не требуют ручного управления движением робота.
Из приведенного выше описания ясно следуют признаки настоящего изобретения, а также его преимущества.
Очевидно, что специалист в данной области техники может внести различные изменения в устройство управления защитой, раскрытое выше в качестве примера, не выходя при этом за пределы правовой охраны, определенные прилагаемой формулой изобретения.
Например, поддерживающий участок 13 может быть выполнен в виде сетки для улучшения охлаждения электронного аппарата 50.