CN105806583A - 一种工业机器人碰撞测试假人头颈部检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工业机器人碰撞测试假人头颈部检测装置，包括头部与颈部，所述头部与颈部连接，头部上设置有三维加速度传感器3，三维加速度传感器设置于头部的质心位置；所述颈部设置于躯干上，颈部上设置有六维力矩传感器7；所述六维力矩传感器靠近躯干与颈部的连接处设置。通过以上技术方案实现GB 10000‑88(中国成年人人体尺寸)中国成年男性人口95百分位的头部质量、尺寸及颈部相应部位的测试装置，符合中国人体特点，并内置相应的传感器，首次为机器人碰撞安全测试提供标准化测试装置，具有结构简单、可加工性好、成本较低的优点。

Description

一种工业机器人碰撞测试假人头颈部检测装置
技术领域
本发明属于工业机器人碰撞安全检测技术领域，具体涉及一种工业机器人碰撞测试假人头颈部检测装置。
背景技术
在制造业中越来越多使用工业机器人，由于存在人机共存和交互协作的特定环境，会对工作人员的安全存在潜在威胁，需要对机器人进行安全性评估。我国在工业机器人碰撞安全性测试技术和装置方面还没有相关的装置，实现对机器人与人发生碰撞的情况进行模拟测试和量化评估。
在汽车安全碰撞行业，对汽车碰撞导致的人体生物性伤害具有一套成熟的理论和实验装置，但是其对人体造成的伤害的机理与机器人机械臂与人体发生碰撞的伤害机理不同，并不能用于工业机器人碰撞安全测试。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种工业机器人碰撞测试假人头颈部检测装置。
为达到上述目的，本发明的目的是通过以下技术方案实现：一种工业机器人碰撞测试假人头颈部检测装置，包括头部与颈部，所述头部与颈部连接，头部上设置有三维加速度传感器，所述颈部设置于躯干上，颈部上设置有六维力矩传感器。
进一步，所述三维加速度传感器设置于头部的质心位置。
进一步，所述六维力矩传感器靠近躯干与颈部的连接处设置。
进一步，所述头部包括头骨和包括于头骨外层的皮肤层，头骨的材料为铝，皮肤层的材料为聚氯乙烯。
进一步，所述颈部包括颈部骨架、钢索和颈部底座，所述颈部骨架包括若干至上而下同轴排列的环状板，环状板两两之间填充橡胶，环状板和橡胶通过整体合模硫化而成，所述颈部骨架设置有一连接孔，所述颈部底座上设置有一与连接孔同轴设置的通孔，所述钢索包括上限位块、下限位块和用于连接上限位块与下限位块的钢丝绳，上限位块与下限位块间的距离可调；所述钢丝绳穿过连接孔和通孔，上限位块位于颈部骨架的上端，下位限块位于颈部底座的下端。
进一步，所述头部与颈部通过头颈部连接件连接，所述头颈部连接件包括两平行设置的夹板I和夹板II以及连接夹板I和夹板II的支撑板，所述夹板I固定设置于头骨的腔体内，夹板II固定于头骨的腔体外，所述夹板II的下表面设置有一向下凸出的连接部，该连接部上设置有一横向通孔；所述头颈部连接件还包括设置于颈部上的连接板，所述连接板上设置有两侧板，两侧板用于放置连接部。
由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益技术效果：
通过以上技术方案实现GB 10000-88(中国成年人人体尺寸)中国成年男性人口95百分位的头部质量、尺寸及颈部相应部位的测试装置，符合中国人体特点，并内置相应的传感器，首次为机器人碰撞安全测试提供标准化测试装置，具有结构简单、可加工性好、成本较低的优点。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为测试装置头部在工业机器人碰撞后头部质心三向加速度合成曲线；
图2为测试装置头部在工业机器人碰撞后头部质心横向加速度曲线；
图3为测试装置头部在工业机器人碰撞后颈部弯矩标定曲线；
图4为本发明整体结构剖面图；
图5为测试假人头部爆炸图；
图6为测试假人颈部爆炸图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
一种工业机器人碰撞测试假人头颈部检测装置，包括头部与颈部，所述头部与颈部连接，头部上设置有三维加速度传感器3，三维加速度传感器设置于头部的质心位置；所述颈部设置于躯干上，颈部上设置有六维力矩传感器7；所述六维力矩传感器靠近躯干与颈部的连接处设置。
在本实施例中，所述头部包括头骨2和包括于头骨外层的皮肤层1，头骨与人类头部形状相似头骨的材料为铝，皮肤层的材料为聚氯乙烯。
所述颈部包括颈部骨架5、钢索和颈部底座53，所述颈部骨架包括若干至上而下同轴排列的环状板51，环状板两两之间填充橡胶52，环状板和橡胶通过整体合模硫化而成，所述颈部骨架设置有一连接孔，所述颈部底座上设置有一与连接孔同轴设置的通孔，所述钢索包括上限位块61、下限位块63和用于连接上限位块与下限位块的钢丝绳62，上限位块与下限位块间的距离可调；所述钢丝绳穿过连接孔和通孔，上限位块位于颈部骨架的上端，下位限块位于颈部底座的下端。在本实施例中，中间轴线孔内的钢丝绳以限制钢索拉伸长度、模拟轴向拉力并提高耐久性。
所述头部与颈部通过头颈部连接件4连接，所述头颈部连接件包括两平行设置的夹板I41和夹板II42以及连接夹板I和夹板II的支撑板43，所述夹板I固定设置于头骨的腔体内，夹板II固定于头骨的腔体外，所述夹板II的下表面设置有一向下凸出的连接部44，该连接部上设置有一横向通孔；所述头颈部连接件还包括设置于颈部上的连接板45，所述连接板上设置有两侧板，两侧板46用于放置连接部。
本实施实例工业机器人碰撞测试装置头部加速度测量Ax、Ay、Az，即头部在三个方向上合成加速度量程为275g。
本实施例根据工业机器人碰撞运动情况确定检测装置颈部六维力传感器的量程，其中沿x、y、z向的力量程Fx、Fy、Fz分别是250N、250N、500N，绕x、y、z向的力矩量程Mx、My、Mz分别是60Nm、60Nm、30Nm。
在本实施例中，在躯干8和支架9之间可进行配重，防止在做头颈部碰撞检测试验时试验装置倾覆。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种工业机器人碰撞测试假人头颈部检测装置，其特征在于：包括头部与颈部，所述头部与颈部连接，头部上设置有三维加速度传感器，所述颈部设置于躯干上，颈部上设置有六维力矩传感器。
2.根据权利要求1所述的工业机器人碰撞测试假人头颈部检测装置，其特征在于：所述三维加速度传感器设置于头部的质心位置。
3.根据权利要求1或2所述的工业机器人碰撞测试假人头颈部检测装置，其特征在于：所述六维力矩传感器靠近躯干与颈部的连接处设置。
4.根据权利要求2所述的工业机器人碰撞测试假人头颈部检测装置，其特征在于：所述头部包括头骨和包括于头骨外层的皮肤层，头骨的材料为铝，皮肤层的材料为聚氯乙烯。
5.根据权利要求3所述的工业机器人碰撞测试假人头颈部检测装置，其特征在于：所述颈部包括颈部骨架、钢索和颈部底座，所述颈部骨架包括若干至上而下同轴排列的环状板，环状板两两之间填充橡胶，环状板和橡胶通过整体合模硫化而成，所述颈部骨架设置有一连接孔，所述颈部底座上设置有一与连接孔同轴设置的通孔，所述钢索包括上限位块、下限位块和用于连接上限位块与下限位块的钢丝绳，上限位块与下限位块间的距离可调；所述钢丝绳穿过连接孔和通孔，上限位块位于颈部骨架的上端，下位限块位于颈部底座的下端。
6.根据权利要求3所述的工业机器人碰撞测试假人头颈部检测装置，其特征在于：所述头部与颈部通过头颈部连接件连接，所述头颈部连接件包括两平行设置的夹板I和夹板II以及连接夹板I和夹板II的支撑板，所述夹板I固定设置于头骨的腔体内，夹板II固定于头骨的腔体外，所述夹板II的下表面设置有一向下凸出的连接部，该连接部上设置有一横向通孔；所述头颈部连接件还包括设置于颈部上的连接板，所述连接板上设置有两侧板，两侧板用于放置连接部。
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