CN104924323A - 机器人防碰撞传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人防碰撞传感器，包括：底板，其上设有壳体；滑块，其以能够上下滑动的方式设于所述壳体内，该滑块的下部设有凹槽；输入轴，其以能够上下滑动且能够旋转的方式设于所述滑块的上方，该输入轴延伸出所述壳体外部，且该输入轴的端部与所述滑块的上端面以可滑动的方式连接；弹簧，其设于所述滑块的凹槽与所述底板之间，用于使所述滑块与所述输入轴之间产生一定的预紧力；电磁铁，其设于所述输入轴的环周处；以及接触开关，其设于所述壳体上，该接触开关的触点设于所述滑块的外壁处。该传感器能够克服机器人因突然变速而导致的误操作以及克服机器人发生碰撞时传感器的灵敏度较低的缺点。

Description

机器人防碰撞传感器

技术领域

本发明涉及碰撞，特别涉及一种机器人防碰撞传感器。

背景技术

随着工业现代化自动化的发展，工业机器人应用也越来越多，比如焊接机器人，喷涂机器人，搬运机器人等等。机器人工作时，由于工作环境的复杂和多变，机械手难免会和周围环境的障碍物或者人发生碰撞。当碰撞力过大，机械手就可能被破坏或者人受伤。所以为了机械手不被破坏和人不受伤，必须在机械手相应的部分安装一个防碰撞的装置。当机械手的碰撞力达到一定程度之后，防碰撞装置就能感应出来，并作出相应的切断电源的动作，因此保护人不受伤和机械手不被破坏。

机器人在工作中突然改变速度，或者突然从静止加速，机械手都不可能避免产生惯性力。传统的防碰撞传感器为了克服这样的惯性力，弹簧的预紧力就需要很大，过大的预紧力使得传感器不能及时检测出碰撞。碰撞力必须到达很大的一个阀值才能使机器人做出相应的动作，如果考虑动作的延迟，那么当机器人发生动作时，此时的碰撞力很有可能就使机械手被破坏或者人受到伤害。如果预紧力过低，机器人没有发生碰撞，但有机器人由加速度从而产生一个很小的惯性力，这个惯性力虽然小，但也会使机器人停止工作。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人防碰撞传感器，从而克服机器人因突然变速而导致的误操作的缺点。

本发明的另一目的在于提供一种机器人防碰撞传感器，从而克服机器人发生碰撞时传感器的灵敏度较低的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种机器人防碰撞传感器，包括：底板，其上设有壳体；滑块，其以能够上下滑动的方式设于所述壳体内，该滑块的下部设有凹槽；输入轴，其以能够上下滑动且能够旋转的方式设于所述滑块的上方，该输入轴延伸出所述壳体外部，且该输入轴的端部与所述滑块的上端面以可滑动的方式连接；弹簧，其设于所述滑块的凹槽与所述底板之间，用于使所述滑块与所述输入轴之间产生一定的预紧力；电磁铁，其设于所述输入轴的环周处；以及接触开关，其设于所述壳体上，该接触开关的触点设于所述滑块的外壁处，常态时，所述触开关的触点与拨片接触；当所述滑块向下滑动时，所述接触开关的触点与所述接触开关的拨片能够分开。

上述技术方案中，所述输入轴与所述壳体之间的端面上开设有多个圆孔，所述多个圆孔内设有滚珠。

上述技术方案中，所述壳体的一侧壁开设有缺口，所述接触开关设于所述缺口的侧壁上，所述接触开关的触点设于所述滑块上。

上述技术方案中，还设有一盖体，该盖体以能够打开或关闭的方式设于所述缺口上。

上述技术方案中，所述电磁铁为环形比例电磁铁。

上述技术方案中，还包括一控制器，其与所述环形比例电磁铁连接。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明中的传感器，利用电磁铁的吸力跟电流的大小成正比，而电流跟加速度成正比的原理，使电磁铁的吸力能够补偿机器人因为加速度而产生的惯性力，从而防止机器人突然变速时，机器人的误操作。当机器人和障碍物发生碰撞时利用电磁铁的吸力抵消了惯性力，使得弹簧的预紧力很小，只要有很小的碰撞力，就能使滑块下移并带动接触开关，从而使得机器人发生相应的动作，进而提高机器人发生碰撞时传感器发生动作的灵敏度。

2.采用环形比例电磁铁，使得电磁铁的吸力与惯性力相互抵消的精度更高。

附图说明

图1是根据本发明的传感器的主视结构图。

图2是根据本发明的传感器的左视结构图。

主要附图标记说明：

1-底板，2-壳体，3-滑块，4-弹簧，5-输入轴，6-滚珠，7-电磁铁，8-螺钉，9-接触开关，10-触点，11-盖体，12-六角螺母，13-圆孔，14-缺口，15-拨片。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图2所示，根据本发明具体实施方式的一种机器人防碰撞传感器9，包括：底板1、滑块3、输入轴5、弹簧4、电磁铁7、控制器以及接触开关；底板1上设有壳体2，底板1与壳体2之间通过六角螺栓固定，滑块3以能够上下滑动的方式设于壳体2内，该滑块3的下部设有凹槽；输入轴5以能够上下滑动且能够旋转的方式设于滑块3的上方，如图1中所示，输入轴5优选为“丁”结构，且输入轴5与壳体2之间的端面上开设有多个圆孔13，多个圆孔13内设有滚珠6，滚珠6可以在输入轴5的圆孔13中滚动，当输入轴5所受到的旋转力达到一定程度时，滚珠6可以滚出输入轴5的圆孔13，此时输入轴5和滑块3都向下移动一定的距离，根据该实施例的一方面，也可将圆孔13改成在轴向带有圆弧梯度的圆环凹槽，使得传感器的滚珠6工作后可以自动复位。该输入轴5延伸出壳体2外部，用于与机器人的机械手连接感应机械手的碰撞力，且该输入轴5的端部与滑块3的上端面以可滑动的方式连接，即输入轴5旋转时，对滑块3无影响；弹簧4设于滑块3的凹槽与底板1之间，用于使滑块3与输入轴5之间产生一定的预紧力，即滑块3受到弹簧4向上的压力进而推动输入轴5向上运动，弹簧4的预紧力用来克服弹簧4、滑块3以及输入轴5自身的重力；电磁铁7设于输入轴5的环周处，电磁铁7通过螺钉8固定在壳体2的顶部(电磁铁7也可以嵌入在壳体2中而不用螺钉8固定)，在该实施例中，电磁铁7为环形比例电磁铁，该环形比例电磁铁与控制器(该控制器为机器人的控制器)连接，环形比例电磁铁接收控制器传来的电流信号，控制环形比例电磁铁的吸力；控制器的电流信号是根据机器人的加速度大小转化过来的，所以环形比例电磁铁的吸力跟机器人的加速度的大小成正比。环形比例电磁铁的吸力作用在输入轴5上，当机器人有一定的加速度时，环形比例电磁铁的吸力和弹簧4的预紧力叠加在一起，共同作用。接触开关9设于壳体2上，该接触开关9的触点10设于滑块3的外壁处，常态时，接触开关9的触点10与拨片15接触；当滑块3向下滑动时，接触开关9的触点10与接触开关9的拨片15能够分开，作为优选设计，壳体2的一侧壁开设有缺口14，接触开关9设于缺口14的侧壁上，接触开关9的触点设于滑块3上，在缺口14处还设有一盖体11，该盖体11以能够打开或关闭的方式设置。

机器人处于匀速工作时，机械手和周围的障碍物发生碰撞，机械手受到的碰撞力就通过连接件传递给输入轴，从而挤压滑块3，使得滑块3向下运动，进而带动滑块3侧面的接触开关9的触点10，使接触开关9断电，控制机器人停止工作，保护机械手不受破坏。如果碰撞力传递给输入轴5变成旋转力时，输入轴5发生一定角度的旋转，滚珠6就会圆孔13内滚动，当这个旋转力达到一定程度时，滚珠6滚出圆孔13，使滑块3下移，带动接触开关9的触点10，接触开关9断开，机器人停止工作，保护机械手。因为有环形比例电磁铁7的碰撞补偿，所以弹簧4的预紧力可以设定得很小，当有很小的碰撞力时，接触开关9都会断开，机器人停止工作，因此传感器的灵敏度较高。

机器人有一定加速度时，机器人的控制器计算出机器人的下一步加速度，输出环形比例电磁铁7所需要的电流，从而电磁铁7输出电磁吸力，这个电磁吸力作用在输入轴5上和输入轴5所受的惯性力平衡，从而防止了机器人因为有惯性力而造成的误操作。当发生碰撞时，碰撞力传到输入轴5，表现为输入轴5的一定的向下位移，输入轴5和环形比例电磁铁7的距离变大，电磁吸力迅速减小，碰撞力与惯性力的和大于电磁吸力与弹簧力的和，输入轴5和滑块3继续下行，接触开关断开，机器人停止工作，从而保护了机械手不受破坏或人不受伤。

本发明中的传感器，利用电磁铁的吸力跟电流的大小成正比，而电流跟加速度成正比的原理，使电磁铁的吸力能够补偿机器人因为加速度而产生的惯性力，从而防止机器人突然变速时，机器人的误操作。当机器人和障碍物发生碰撞时利用电磁铁的吸力抵消了惯性力，使得弹簧的预紧力很小，只要有很小的碰撞力，就能使滑块下移并带动接触开关，从而使得机器人发生相应的动作，进而提高机器人发生碰撞时传感器发生动作的灵敏度。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种机器人防碰撞传感器，其特征在于，包括：

底板，其上设有壳体；

滑块，其以能够上下滑动的方式设于所述壳体内，该滑块的下部设有凹槽；

输入轴，其以能够上下滑动且能够旋转的方式设于所述滑块的上方，该输入轴延伸出所述壳体外部，且该输入轴的端部与所述滑块的上端面以可滑动的方式连接；

弹簧，其设于所述滑块的凹槽与所述底板之间，用于使所述滑块与所述输入轴之间产生一定的预紧力；

电磁铁，其设于所述输入轴的环周处；以及

接触开关，其设于所述壳体上，该接触开关的触点设于所述滑块的外壁处，常态时，所述触开关的触点与拨片接触；当所述滑块向下滑动时，所述接触开关的触点与所述接触开关的拨片能够分开。

2.根据权利要求1所述的机器人防碰撞传感器，其特征在于，所述输入轴与所述壳体之间的端面上开设有多个圆孔，所述多个圆孔内设有滚珠。

3.根据权利要求1所述的机器人防碰撞传感器，其特征在于，所述壳体的一侧壁开设有缺口，所述接触开关设于所述缺口的侧壁上，所述接触开关的触点设于所述滑块上。

4.根据权利要求3所述的机器人防碰撞传感器，其特征在于，还设有一盖体，该盖体以能够打开或关闭的方式设于所述缺口上。

5.根据权利要求1所述的机器人防碰撞传感器，其特征在于，所述电磁铁为环形比例电磁铁。

6.根据权利要求5所述的机器人防碰撞传感器，其特征在于，还包括一控制器，其与所述环形比例电磁铁连接。