CN106272565A - 机器人防护装置 - Google Patents

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CN106272565A
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余程
徐勇
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06—Safety devices

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Abstract

一种机器人防护装置，设有通过轴套机构按同轴心内外套设固定的主动轴和从动轴。本发明机器人防护装置还包括定位于主动轴上的主动支架、定位于从动轴上的从动支架、固设于主动支架上的主动磁钢和固设于从动支架上的至少一个从动磁钢。所述主动磁钢内部的磁感线沿主动轴和从动轴的半径方向设置，所述从动磁钢内部的磁感线沿主动轴和从动轴的圆周方向设置。本发明机器人防护装置能够避免人为扯动机器人肢节的外力对于机器人内部的机械结构造成冲击性的损坏，保护了机器人内部的机械结构。

Description

机器人防护装置
技术领域
本发明涉及一种机器人防护装置，尤其是一种防止人为扯动造成损坏的机器人防护装置。
背景技术
现有的服务机器人肢节机械结构系接触连接方式，机器人运动时，若受到环境和人为干涉，通常采用传感器反馈受阻信息，再由系统控制机械机构停止运动。该接触连接方式无法解决系统惯性力对机构的冲击，以及系统在静止态时，人为扯动机器人肢节而对机器人造成被动冲击性地损坏。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供一种机器人防护装置，所述机器人防护装置能够防止人为扯动机器人肢节而对机器人造成被动冲击性地损坏。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机器人防护装置，设有通过轴套机构按同轴心内外套设固定的主动轴和从动轴，还包括定位于主动轴上的主动支架、定位于从动轴上的从动支架、固设于主动支架上的主动磁钢和固设于从动支架上的至少一个从动磁钢，所述主动磁钢内部的磁感线沿主动轴和从动轴的半径方向设置，所述从动磁钢内部的磁感线沿主动轴和从动轴的圆周方向设置。
作为本发明的进一步改进，所述主动支架和从动支架均是由非导磁材料制成。
作为本发明的进一步改进，所述主动磁钢和从动磁钢均为条形。
作为本发明的进一步改进，所述主动磁钢具有位于一端的主动磁钢N极和与主动磁钢N极相反的主动磁钢S极，所述从动磁钢设有位于一侧的从动磁钢N极和与从动磁钢N极相反的从动磁钢S极，所述主动磁钢N极4靠近从动轴且主动磁钢S极朝向主动轴设置，所述主动磁钢N极沿半径方向正对于从动磁钢N极。
作为本发明的进一步改进，所述至少一个从动磁钢包括极性相对的两个从动磁钢，所述两个从动磁钢沿圆周方向彼此间隔设置。
作为本发明的进一步改进，所述主动磁钢和从动磁钢之间的间隙配置为小于主、从动磁钢受力面的尺度。
作为本发明的进一步改进，所述磁钢最大切向力在该磁钢1/2处，根据安培力计算公式：F＝BIL，则单面最大切向力为：F(牛顿力)＝(107*B2*L*((W/4)2π))/(8π)，磁钢平均受力点距主动轴1的轴心为Lz(米)，总受力区个数为K，则机构能够承受的最大扭矩力为Lz*F*K。
本发明的有益效果是：本发明机器人防护装置，每个受力区具有一个主动磁钢与至少一个从动磁钢，主动磁钢与从动磁钢之间为非接触的柔性连接方式，通过选择磁钢的尺寸设定机构承受扭矩力，当人为扯动机器人肢节的外力小于机构能够承受的最大扭矩力，人为扯动机器人肢节的力不能改变机器人内部的机械结构之间正常运转；当人为扯动机器人肢节的外力大于机构能够承受的最大扭矩力，导磁通道受力面与磁钢产生相对运动，主动磁钢与从动磁钢之间打滑，从而人为扯动机器人肢节的外力不能造成机器人内部的机械结构冲击性的损坏，保护了机器人内部的机械结构。
附图说明
图1为本发明机器人防护装置的俯视图。
图2为沿图1中A-A线的剖视图。
图3为图1中的主动磁钢相对于两个从动磁钢切向运动的示意图。
图4为本发明机器人防护装置另一实施方式中的主动磁钢相对于一个从动磁钢切向运动的示意图。
对照以上附图，作如下补充说明：
1---主动轴 2---从动轴
3---从动支架 4---主动磁钢N极
5---主动支架 6---从动磁钢N极
7---从动磁钢S极 8---主动磁钢S极
9---主动磁钢相对从动磁钢切向运动的方向
10---主动磁钢与从动磁钢之间的间隙
48---主动磁钢 67---从动磁钢
具体实施方式
一种机器人防护装置，设有通过轴套机构(未图示)按同轴心内外套设固定的主动轴1和从动轴2，还包括定位于主动轴1上的主动支架5、定位于从动轴2上的从动支架3、固设于主动支架5上的主动磁钢48和固设于从动支架3上的至少一个从动磁钢67。所述主动磁钢48内部的磁感线沿主动轴1和从动轴2的半径方向设置，所述从动磁钢67内部的磁感线沿主动轴1和从动轴2的圆周方向设置。
所述主动轴1用于与机器人躯体连接，从动轴2用于与机器人肢体(主要指胳膊)连接；或者主动轴1用于与机器人肢体(主要指胳膊)的主要部分(胳膊的大臂膀)连接，从动轴2用于与机器人肢体(主要指胳膊)的次要部分(胳膊的小臂)连接。机器人运动过程中，机器人躯体带动机器人肢体，或者机器人肢体的主要部分带动机器人肢体的次要部分，实现机械人胳膊的机械运动。
所述机器人防护装置能够使得机器人肢节结构之间依靠磁钢的扭矩力实现非接触式柔性连接。当人为扯动机器人胳膊的外力小于主、从动磁钢67能够承受的最大扭矩力时，能够拉动机器人肢体但是不会影响机器人肢体的机械运动；当人为扯动机器人胳膊的外力大于主、从动磁钢67能够承受的最大扭矩力时，从动磁钢67相对于主动磁钢48切向转动而不会对主动侧造成冲击性损坏，从而保护了主动侧的机械结构。
所述主动支架5和从动支架3均是由非导磁材料制成。
所述主动磁钢48和从动磁钢67均为条形。
所述主动磁钢48具有位于一端的主动磁钢N极4和与主动磁钢N极4相反的主动磁钢S极8，所述从动磁钢67设有位于一侧的从动磁钢N极6和与从动磁钢N极6相反的从动磁钢S极7，所述主动磁钢N极4靠近从动轴2且主动磁钢S极8朝向主动轴1设置，所述主动磁钢N极4沿半径方向正对于从动磁钢N极6。
所述至少一个从动磁钢67包括极性相对的两个从动磁钢67，所述两个从动磁钢67沿圆周方向彼此间隔设置。
主动侧磁钢圆周切向长W(米),轴向长L(米)；磁钢磁场强度B(特斯拉)，则主、从动磁钢受力面的是指W*L等效圆面积的半径，即W/4。所述主动磁钢48和从动磁钢67之间的间隙10配置为小于主、从动磁钢受力面的尺度。
所述磁钢最大切向力在该磁钢1/2处(图3及图4中所示的9方向)，根据安培力计算公式：F＝BIL，则单面最大切向力为：F(牛顿力)＝(107*B2*L*((W/4)2π))/(8π)，磁钢平均受力点距主动轴1的轴心为Lz(米)，总受力区个数为K，则机构能够承受的最大扭矩力为Lz*F*K。当人为扯动机器人肢节的外力小于Lz*F*K，不会对主动侧的机械结构产生影响；当人为扯动机器人肢节的外力大于Lz*F*K时，主动磁钢48与从动磁钢67之间打滑(产生圆周方向上的相对运动，而轴向上无运动)，从而即使人为扯动机器人肢节的很大的外力亦不能造成机器人主动侧的机械结构冲击性的损坏，从而保护了主动侧的机械结构。

Claims (7)

1.一种机器人防护装置，设有通过轴套机构按同轴心内外套设固定的主动轴和从动轴，其特征是：还包括定位于主动轴上的主动支架、定位于从动轴上的从动支架、固设于主动支架上的主动磁钢和固设于从动支架上的至少一个从动磁钢，所述主动磁钢内部的磁感线沿主动轴和从动轴的半径方向设置，所述从动磁钢内部的磁感线沿主动轴和从动轴的圆周方向设置。
2.根据权利要求1所述的机器人防护装置，其特征是：所述主动支架和从动支架均是由非导磁材料制成。
3.根据权利要求1所述的机器人防护装置，其特征是：所述主动磁钢和从动磁钢均为条形。
4.根据权利要求3所述的机器人防护装置，其特征是：所述主动磁钢具有位于一端的主动磁钢N极和与主动磁钢N极相反的主动磁钢S极，所述从动磁钢设有位于一侧的从动磁钢N极和与从动磁钢N极相反的从动磁钢S极，所述主动磁钢N极4靠近从动轴且主动磁钢S极朝向主动轴设置，所述主动磁钢N极沿半径方向正对于从动磁钢N极。
5.根据权利要求4所述的机器人防护装置，其特征是：所述至少一个从动磁钢包括极性相对的两个从动磁钢，所述两个从动磁钢沿圆周方向彼此间隔设置。
6.根据权利要求1所述的机器人防护装置，其特征是：所述主动磁钢和从动磁钢之间的间隙配置为小于主、从动磁钢受力面的尺度。
7.根据权利要求1所述的机器人防护装置，其特征是：所述磁钢最大切向力在该磁钢1/2处，根据安培力计算公式：F＝BIL，则单面最大切向力为：F(牛顿力)＝(107*B2*L*((W/4)2π))/(8π)，磁钢平均受力点距主动轴1的轴心为Lz(米)，总受力区个数为K，则机构能够承受的最大扭矩力为Lz*F*K。
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