紧急停车应该如何接线?


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在大多数机器人上,紧急停止显然是个好主意,应该如何接线?哪些系统应立即终止,哪些应保持正常运行?

Answers:


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紧急停止是一项安全功能,通常在工业设备上使用。

当机器人有可能伤害人类或对其他资产造成伤害时,应使用它们。这通常取决于机器人的重量和电机的功率(机器人移动的速度)。

例如,一个1公斤重的机器人太轻,不会造成太大的损坏。相反,如果重量为50kg,则可能会造成一些损坏。同样,移动速度很快的5公斤飞行机器人也很危险。

您将需要在机器人上安装紧急停止装置,并且可能还要在机器人上安装另一个紧急停止装置(尽管这是一个更困难的配置)。紧急停机接线的安全方式是常闭方式。这意味着开关通常是闭合的,并且两个端子已连接。通过将一端连接到逻辑1,并通过一个电阻将另一端拉到逻辑0,可以将其用于确定紧急停止的状态。

如果触发了紧急停止,则开关将打开,并且信号将被拉至逻辑0(0伏)。

通常,这将馈入控制机器人电源的继电器。

请注意,紧急停止的另一个安全要求是重置紧急停止不应再次启动机器人。将其重新打开应该既需要重置紧急停止,又需要按下开启开关。

EHow的图表显示了如何连接:

http://www.ehow.com/how-does_5151421_do-emergency-stop-buttons-work.html


正如Mark Booth所指出的,要进一步提高鲁棒性,还应该使用常开开关。为此,将此信号(带有下拉电阻)连接到继电器的STOP信号(http://en.wikipedia.org/wiki/Relay_logic)。


应取消的系统应包括所有执行器。这意味着任何可以移动的东西。如果板上有计算机,则可以将其电源与另一个系统分开,以避免突然断电。但是,您将要确保它不直接为任何执行器供电(例如USB)。


对于低功率应用,您可以尝试通过跳过继电器来节省空间,并将紧急停止开关与主电源(电池)串联。不要这样 有两个问题:

  • 这将违反安全原则,即复位急停应该不是本身的电源再重新打开。
  • 所有电流都将流过紧急停止装置。紧急停止的额定电流高达10A(其他额定仅为5A)。您的应用程序可能需要更多电流

如果您的机器人需要紧急停止,则该紧急停止可能已经足够大,可以容纳继电器。


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以我的经验,紧急停止应该始终保护的资产本身就是它。因此,停止所有执行器听起来不错...除非您周围积水(我的情况),否则实际上我们切断了整个系统的电源(即,仅在电池之后)
sylvain.joyeux 2012年

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除了ronalchn提出的要点,如果您有安全关键系统,则所选的E-Stop应该至少使用4线制接口,而不是更简单的两线制接口。

然后,急停开关应具有两个内部开关,一个为常闭开关,另一个为常开开关(类似于这些OMRON选项之一,请参见数据表第 2页A22E-M-11-EMOA22E-M-11-EMS第2页)。激活急停按钮会同时打开NC (常闭)开关和NO (常开)开关。

其原因是冗余。

两线常闭急停电路的一种故障模式是电线短路,因此打开NC开关将无济于事。这可能发生在电缆被压扁,绝缘层移位且裸线彼此接触的情况下。

但是,如果您决定以相反的方式为急停装置接线,且电路常开,则故障模式之一就是急停装置导线被切断,因此合上常开开关将无济于事。这可能发生在电缆夹在两个表面之间或移动将电缆从插座中拉出的情况下。

这些故障模式的风险意味着仅靠它们本身是不够的。

通过同时包括NC和NO急停电路,您几乎消除了这种风险,因为任何一个急停电路都记录了急停条件会导致整体急停情况。这里一个非常小的机会,NC电路可能短路,同时为NO电路断开,但任何安全系统称职将使机会之窗这个微乎其微(即晶体管的开关速度)。


在急停按钮上,我认为应该杀死所有可能移动的物体和可能造成损坏的物体(例如激光)。

不过,我的经验是工业机器人技术,在该技术中,通常会对机械进行设计,以便随时随地都可以安全地切断电源。轴的设计应使其在没有大量传动的情况下不会对重力产生作用(例如,SCARA机器人,其中大多数轴都在水平面内),或者在紧急停止条件下,电动机会短路,从而使短路突然停止


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削减什么并不总是一件容易的事

当致动器实际上需要电力以保持安全时,就会出现一种复杂情况。例如:可向后驱动或顺从的机械臂捡起了重物,并利用电动机的动力将其保持在空中。如果您断电,则物体的重量会使手臂坠落,并砸碎物体,机器人或人。

实施裁剪的一种方法

在上述情况下,与其切断执行器电源,不如向所有执行器发送消息以进入安全模式可能是明智的。确切的说,这取决于机器人和特定执行器的性质。它们可能会停止,或者只是进入低功耗模式,在此模式下它们会缓慢掉落。

实施裁剪的另一种方法

在“ 影子机器人之手”中,传感系统,总线和执行器均由同一条48v电源线供电。每个传感器和执行器都有自己的调节器,每个调节器都有自己的非电压锁定设置。执行器在25v时断开,而传感器在9v时断开。当紧急停止发生时,电源线会降到18v,这会导致执行器的电源切断,同时保持传感器和通讯总线的电源。


@MarkBooth-是的,这在行业中是正确的。但是,在学术界,我见过很多机器人可能会在关机时引起问题。
Rocketmagnet 2012年

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这并不令我感到惊讶,就像让许多业余爱好者也不认为E-Stop也不令我感到惊讶一样。我认为这种堆栈交换的部分价值将是帮助将这些社区聚集在一起,并帮助每个人看到其他领域的解决方案。实际上,您的回答激发了我从杀手的产业角度来编辑自己的答案。幸运的是,我从来不需要填写机器人的风险评估,该机器人通过自己的安全笼砸了一个50公斤的夹具,因为它试图如此快速地移动它。
Mark Booth

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如果您不在机器人附近但需要紧急停车,则需要考虑使用看门狗电路监视远程信号。该电路密切注意脉冲信号,如果信号停止脉冲,则激活急停电路。您希望将其尽可能地靠近物理电路,这意味着该脉冲不能由计算机或微控制器来解释,因为这两种脉冲中的任何一种都可能具有故障状态,这将阻止它们充分激活e。 -停。

正如许多其他答案所表明的那样,理想的e-stop是一种故障模式,其中任何故障模式都将导致紧急停止,这意味着物理定律正在完成e-stop的大部分工作,而不是类似的事情。软件。当然,试图正确地解释该停止在很大程度上取决于机器人的工作意图以及其停止该动作的后果,但是急停系统的故障不应确保您的机器人继续运行。

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