CN106826824A - 机器人智能安全保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机器人智能安全保护方法。应用于防止机器人与障碍物产生碰撞，包括确定所述机器人在各工位之间的运动顺序和运动轨迹；启动所述机器人；所述机器人进入安全模式运行，当所述机器人与所述障碍物接触时，所述机器人停止运行，当所述机器人没有遇到所述障碍物时，所述机器人继续运行。当机器人与所述障碍物接触时，机器人停止运行，当机器人没有遇到所述障碍物时，机器人继续运行。因此，由于安全模式的作用，能有效避免机器人与操作人员或障碍物之间的碰撞，确保人身安全和财产安全。同时，在操作过程中，安全模式将取代人工对机器人的运行进行实时监控，提高了监控的精确度，降低操作人员的劳动强度。

Description

机器人智能安全保护方法

技术领域

本发明涉及智能技术领域，特别是涉及一种机器人智能安全保护方法。

背景技术

对于传统的机器人，当用户编写完机器人在各工位之间的运动顺序、并对其运动轨迹进行调试后，机器人将按设定运动顺序和轨迹运行。但是，当运动顺序和轨迹存在编写逻辑错误时，机器人在运行过程中与其它机构会产生碰撞；同时，机器人也会因碰撞和对操作人员及周边人员产生伤害。

发明内容

基于此，有必要提供一种能避免机器人与障碍物产生碰撞而提高其安全系数的机器人智能安全保护方法。

一种机器人智能安全保护方法，应用于防止机器人与障碍物产生碰撞，包括：

确定所述机器人在各工位之间的运动顺序和运动轨迹；

启动所述机器人；

所述机器人进入安全模式运行，当所述机器人与所述障碍物接触时，所述机器人停止运行，当所述机器人没有遇到所述障碍物时，所述机器人继续运行。

在其中一个实施例中，当所述机器人与所述障碍物靠近或接触时，所述机器人停止运行并产生报警。

在其中一个实施例中，当所述机器人报警后，移除所述障碍物。

在其中一个实施例中，当所述机器人报警后，修改所述运动顺序和所述运动轨迹。

在其中一个实施例中，当所述机器人与障碍物接触且其转动力矩B≥40n·m时，所述机器人停止运动。

在其中一个实施例中，所述机器人进入所述安全模式的移动速度为A，其中：0mm/s＜A≤10mm/s。

在其中一个实施例中，所述移动速度A的值为5mm/s。

在其中一个实施例中，所述机器人进入所述安全模式正常运行的转动力矩为B，其中：0n·m＜B≤20n·m。

在其中一个实施例中，所述转动力矩为B的值为10n·m。

本发明提供的机器人智能安全保护方法，安全模式起到对障碍物的识别作用，当机器人与所述障碍物接触时，机器人停止运行，当机器人没有遇到所述障碍物时，机器人继续运行。因此，由于安全模式的识别作用，能有效避免机器人与操作人员或障碍物之间的碰撞，确保人身安全和财产安全。同时，在操作过程中，安全模式将取代人工对机器人的运行进行实时监控，提高了监控的精确度，降低操作人员的劳动强度，同时也相应减少了管理运营成本。

附图说明

图1为机器人智能安全保护方法的流程框图；

图2为安全模式的报警流程框图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1和图2，一种机器人智能安全保护方法，应用于防止机器人与障碍物产生碰撞，包括如下步骤：

S100，首先，确定机器人在各工位之间的运动顺序和运动轨迹。机器人以机器人为例，所谓运动顺序，即机器人抵达各工位的先后顺序，用户将编写好表征运动顺序关系的动作逻辑程序，机器人将按设定的动作逻辑程序依次抵达各个工位。所谓运动轨迹，即机器人在各工位之间的实际运动路径，其运动路径可以为直线，圆弧线或折线等规则和非规则路径。

S200，当程序编写完成后，即机器人在各工位之间的运动顺序和运动轨迹已确定，启动机器人，机器人按照设定的运动顺序和运动轨迹进入安全模式400。

S300，机器人进入安全模式400后，通过安全模式400的检测作用，可以检测出机器人的运动轨迹上是否存在障碍物，也可以检测机器人按设定运动顺序运行的过程中是否与其它机构产生干涉。当机器人与障碍物接触并产生碰撞时，机器人将停止运行，防止机器人因长时间的剧烈碰撞而产生损伤，当障碍物是操作人员本身时，可以防止机器人对操作人员所构成的人身伤害。

事实上，安全模式400起到对障碍物的识别作用，在程序编写有误或操作人员操作不当的情况下，机器人在各工位之间的运动顺序和运动轨迹偏离设定值，机器人会与其它机构产生干涉；即使程序编写正确，机器人在运动轨迹上碰到障碍物时，机器人将停止运行。因此，由于安全模式400的作用，能有效避免机器人与操作人员或障碍物之间的碰撞，确保人身安全和财产安全。

在一些实施例中，机器人上设置有报警器，当机器人与障碍物接近到一定的距离，报警器将产生报警，同时将反馈信息传输至与机器人连接的控制系统，控制系统将停止机器人的运行。进一步的，报警器上设置测距传感器，测距传感器将检测到机器人与障碍物之间距离的变化，当机器人与障碍物之间距离接近到设定值时，报警器产生报警。

具体的，测距传感器可以包括超声波测距传感器，超声波测距传感器包括发射器、接收器和信号处理器。工作时，发射器不断发出一系列连续的脉冲，并给测试逻辑电路提供一个短脉冲，接收器在接收到障碍物发射回来的反射波后，也向测试逻辑电路提供一个短脉冲，最后由信号处理器对接收的信号依据时间差进行处理，自动计算出机器人与障碍物之间的实际距离。

测距传感器也可以包括激光测距传感器，高功率窄脉冲器发出的激光脉冲经发射物镜聚焦成一定形状的光束后，用扫描镜左右扫描，向空间发射并照射到障碍物上，反射光经过扫描镜、接收物镜及回输光纤，并被导入到信号处理装置内分发光二极管，利用计数器计算激光二极管启动脉冲与光电二极管的接收脉冲间的时间差，即可求得机器人与障碍物之间的实际距离。

测距传感器还可以包括红外线测距传感器，任何物体在任何时候均会发出红外线，红外线测距传感器通过发生发射并接收障碍物反射回的红外线，依据信号的强弱即波长的不同，同时计算时间差，即可分析出机器人与障碍物之间的实际距离。

在一些实施例中，当机器人与障碍物轻微接触时，报警器将产生报警，同时将反馈信息传输至控制系统，控制系统将停止机器人的运行。

在一些实施例中，机器人上可以安装气囊，机器人与障碍物接近到设定距离或完全接触时，气囊打开，气囊起到很好的缓冲作用。机器人上也可以设置温度感应器，当机器人靠近人体一定距离或轻微接触时，温度感应器将采集温度信息并反馈至控制系统，以控制机器人停止运动。

在一些实施例中，当机器人通过报警器报警后，如果障碍物属于机器人运动轨迹上不应该存在的物体，则应当将该障碍物及时清除。如果机器人与操作人员产生接触，操作人员将适时调整操作方法，以免再次与机器人发生碰触。

在其它实施例中，如果机器人与其它机构产生碰触，或者运动轨迹上的障碍物无法移除，则应及时修改程序，以重新确定机器人在各工位之间的运动顺序和运动轨迹，通过运动顺序和运动轨迹的重新界定，使机器人的运行能有效避开障碍物或其它机构。

机器人在运行过程中将同时产生移动和定轴转动的运动，但是，机器人进入安全模式400时，机器人的移动速度和转动力矩都比较低，以免机器人与障碍物接触时产生激烈的碰撞，从而对机器人构成严重损伤。

具体的，机器人进入安全模式400的移动速度为A，其中：0mm/s＜A≤10mm/s。因此，机器人的移动速度较小，动能较低，不会与障碍物形成较大的冲击能量。同时，机器人也能在短时间内减速而迅速停止运行。在一些实施例中，机器人的移动速度A的值为5mm/s，当然，可以理解，机器人的移动速度A的值也可以为4mm/s或6mm/s等。

机器人进入安全模式400正常运行的转动力矩为B，其中：0n·m＜B≤20n·m。机器人转动力矩较小，在外力的作用下，机器人容易停止转动，不会与障碍物产生激烈碰撞而导致自身的损坏。在一些实施例中，机器人进入安全模式400正常运行的转动力矩B的值为10n·m或15n·m，可以理解，根据实际情况的需要，转动力矩B在该范围内也可以取其它值。

当机器人在安全模式400下与障碍物、操作人员或其它机构产生碰触时，机器人所需的转动力矩B迅速上升，当机器人的转动力矩B的值大于或等于40n·m时，机器人立即停止运行。在一些实施例中，当机器人的转动力矩B的值达到50n·m时，机器人停止运行，当然，为提高机器人的安全系数，转动力矩B的上限值可以适当偏小，从而减低机器人损伤的可能性。值得一提的时，当机器人与操作人员碰触时，转动力矩B的上限值越小，机器人对操作人员产生的撞击越小，机器人在较小的作用力下即可停止转动，进一步确保操作人员的人身安全。

因此，在机器人进入安全模式400的过程中，也即机器人运行的试错和调试过程，安全模式400能自动检测到机器人的运行错误(运动顺序、运动轨迹偏差，操作人员操作误差)和障碍物的存在。以便操作人员及时发现错误并对其进行纠正，或将所发现的障碍物及时移除。同时，在操作过程中，安全模式400将取代人工对机器人的运行进行实时监控，提高了监控的精确度，降低操作人员的劳动强度，同时也相应减少了管理运营成本。

参阅图2，当机器人进入安全模式400检测后，没有发现障碍物或运动轨迹符合设定需求时，机器人在下一次运行过程中，可以不进入安全模式400而按照设定的运动轨迹自动重复运行，这样能节省检测时间，从而提高机器人的工作效率。但是，当表征运动顺序和运动轨迹的程序改变时，机器人开启时，必须将其进入安全模式400以接受其检测。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种机器人智能安全保护方法，应用于防止机器人与障碍物产生碰撞，其特征在于，包括：

确定所述机器人在各工位之间的运动顺序和运动轨迹；

启动所述机器人；

所述机器人进入安全模式运行，当所述机器人与所述障碍物接触时，所述机器人停止运行，当所述机器人没有遇到所述障碍物时，所述机器人继续运行。

2.根据权利要求1所述的机器人智能安全保护方法，其特征在于，当所述机器人与所述障碍物靠近或接触时，所述机器人停止运行并产生报警。

3.根据权利要求2所述的机器人智能安全保护方法，其特征在于，当所述机器人报警后，移除所述障碍物。

4.根据权利要求2所述的机器人智能安全保护方法，其特征在于，当所述机器人报警后，修改所述运动顺序和所述运动轨迹。

5.根据权利要求2所述的机器人智能安全保护方法，其特征在于，当所述机器人与障碍物接触且其转动力矩B≥40n·m时，所述机器人停止运动。

6.根据权利要求1所述的机器人智能安全保护方法，其特征在于，所述机器人进入所述安全模式的移动速度为A，其中：0mm/s＜A≤10mm/s。

7.根据权利要求6所述的机器人智能安全保护方法，其特征在于，所述移动速度A的值为5mm/s。

8.根据权利要求1所述的机器人智能安全保护方法，其特征在于，所述机器人进入所述安全模式正常运行的转动力矩为B，其中：0n·m＜B≤20n·m。

9.根据权利要求8所述的机器人智能安全保护方法，其特征在于，所述转动力矩为B的值为10n·m。