CN109187063A - 机器人避障功能的检测装置和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种机器人避障功能的检测装置和检测方法，其中检测装置包括：底座、驱动装置和测试装置；底座上安装有控制部件，控制部件用于控制驱动装置；驱动装置分别与底座和测试装置相连接，用于调节测试装置的位置；测试装置，安装在驱动装置的一端，用于检测机器人的避障功能。通过在检测装置上安装驱动装置，以控制测试装置的位置，实现了动态检测机器人的功能，可灵活测试机器人在整个运行轨迹空间范围内的避障功能；同时提高了检测人员在检测过程中的安全性。

Description

机器人避障功能的检测装置和检测方法

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及机器人避障功能的检测装置和检测方法。

背景技术

随着工厂自动化技术的发展，越来越多的工业机器人被运用到各类生产车间，例如六自由度串联机器人，其可以看作为一条开式运动链,它由一系列的连杆通过运动副串联而成，运动副的形式通常为旋转关节或移动关节，通过控制运动副以实现特定的操作。这些形形色色的机器人不仅能为工厂节约大量的人力成本、提高生产效率，而且在某些恶劣的环境下还可以完全代替人的操作，避免人员受伤。工业机器人运用的深度和广度已成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。

为了保证工业机器人在运行过程中的安全可靠性能，工业机器人在开发的过程中都会设置避障功能，该功能的优劣决定了工业机器人的安全等级。现有技术中，在检测工业机器人的避障功能的时候会采用静态检测方法，即在工业机器人运行轨迹空间范围内放置一个障碍物，用以测试工业机器人在遇到障碍物时是否会避开或停止。但是这种静态的检测方法只能测试固定位置的避障功能，不能灵活的测试整个机器人运行轨迹空间范围内的避障功能。

因此，动态检测机器人的避障功能，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种机器人避障功能的检测装置和检测方法，用于动态检测机器人的避障功能。

为了解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种机器人避障功能的检测装置，其特征在于，包括：底座、驱动装置和测试装置；

所述底座上安装有控制部件，所述控制部件用于控制所述驱动装置；

所述驱动装置分别与所述底座和所述测试装置相连接，用于调节所述测试装置的位置；

所述测试装置，安装在所述驱动装置的一端，用于检测所述机器人的避障功能。

可选的，所述驱动装置包括伸缩杆和第一电机；

所述伸缩杆的第一端与所述底座相连接；

所述第一电机与所述伸缩杆相连接，用于提供调节促使所述伸缩杆伸缩的驱动力。

可选的，所述驱动装置还包括第一平移机构和第二电机；

所述第一平移机构与所述伸缩杆的第二端相连接，用于控制所述测试装置沿第一方向移动，所述第一方向垂直于所述伸缩杆的延伸方向；

所述第二电机与所述第一平移机构相连接，用于为所述第一平移机构提供驱动力。

可选的，所述驱动装置还包括第二平移机构和第三电机；

所述第二平移机构与所述第一平移机构相连接，所述测试装置与所述第一平移机构相连接；所述第一平移机构通过控制所述第二平移机构沿第一方向移动，从而控制所述测试装置沿第一方向移动；

所述第二平移机构用于控制所述测试装置沿第二方向移动，所述第二方向分别与所述第一方向和所述伸缩杆的延伸方向相垂直；

所述第三电机与所述第二平移机构相连接，用于为所述第二平移机构提供驱动力。

可选的，所述底座的底部设置有多个转轮。

可选的，所述转轮上设置有锁定装置，用于锁定所述转轮。

可选的，所述驱动装置通过球面副与所述底座相连接。

可选的，所述测试装置上设置有压力传感器，用于检测所述测试装置是否与所述机器人相接触；当所述压力传感器检测到所述测试装置与所述机器人相接触时，向所述控制部件发送反馈信号。

可选的，所述测试装置的外表面安装有包覆部件。

可选的，还包括：遥控装置；

所述遥控装置与所述控制部件无线连接，所述遥控装置用于控制所述控制部件。

本申请还提出一种机器人避障功能的检测方法，采用本申请提出的任一项的检测装置检测所述机器人的避障功能，包括：

获取或预判所述机器人的运动轨迹；

将所述检测装置移动至第一预设位置；

控制所述驱动装置驱动所述测试装置位于机器人运动轨迹的第一位点上；

当所述机器人靠近所述测试装置时，记录所述机器人的避障动作；

根据所述避障动作判断所述机器人的避障功能。

可选的，当所述机器人靠近所述测试装置时，记录所述机器人的避障动作包括：当所述机器人与所述测试装置相接触时，记录所述机器人的避障动作。

可选的，还包括：在记录了所述机器人的避障动作之后，将所述测试装置移动到所述运动轨迹上的第二位点。

可选的，当所述测试装置的外表面安装有包覆部件时，在将所述检测装置移动至第一预设位置之前，还包括：

更换所述包覆部件，以使在本次执行所述检测方法时所使用的包覆部件的材料，与上一次执行所述检测方法时所使用的包覆部件的材料不同。

本发明提出了一种机器人避障功能的检测装置和检测方法，通过在检测装置上安装驱动装置，以控制测试装置的位置，实现了动态检测机器人的功能，可灵活测试机器人在整个运行轨迹空间范围内的避障功能；同时提高了检测人员在检测过程中的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例中一种机器人避障功能的检测装置的示意图；

图2为本发明实施例中一种机器人避障功能的检测方法的流程图。

附图标记表示为：

1、底座；2、驱动装置；21、伸缩杆；22、第一平移机构；23、第二平移机构；3、测试装置；4、转轮。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或电器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或电器固有的其它步骤或单元。

为了解决现有技术中，无法动态检测机器人避障功能的问题，本申请提出一种机器人避障功能的检测装置，如图1所示，本申请提出的检测装置包括：底座1、驱动装置2和测试装置3；所述底座1上安装有控制部件，所述控制部件用于控制所述驱动装置2；所述驱动装置2分别与所述底座1和所述测试装置3相连接，用于调节所述测试装置3的位置；所述测试装置3，安装在所述驱动装置2的一端，用于检测所述机器人的避障功能。

具体的，底座可以是任意结构，用于为驱动装置和测试装置提供支撑，驱动装置例如可以是机械臂，用于调节测试装置在三维空间中的位置，从而可以控制测试装置处于机器人的运动轨迹上，例如位于运动轨迹上的第一位点，以测试机器人对第一位点的测试装置的避障动作，从而判断机器人的避障功能，测试装置可以通过与所述机器人相接触以检测机器人的避障功能，以例如，可以在测试装置的外表面上设置压力传感器，并且在检测装置上安装摄像头，摄像头用于记录机器人与测试装置接触前后的动作，从而根据机器人的动作判断机器人的避障功能。当机器人接触到测试装置上时，机器人对压力传感器产生压力，压力传感器检测到压力后向主控部件发送反馈信号，从而使主控部件控制驱动装置，当压力传感器检测到的压力值超过第一阈值时，主控部件向驱动装置发送控制指令，以使得测试装置向远离机器人的方向移动，正常情况，机器人接触到测试装置时，机器人会对其进行避让，但如果机器人没有对测试装置进行避让，则两者相互推挤容易造成设备损坏，因此可以设定当压力传感器接收到的压力值超过第一阈值时，驱动装置将测试装置移动到远离机器人的位置，从而保护机器人和测试装置。本申请提出的检测装置，可以通过控制驱动装置，从而将测试装置控制到机器人运动轨迹的多个位置，例如可以在测试了运动轨迹上的一个位置之后测试另一个位置，可以预先在主控部件的存储器中设置好程序，将测试装置依次移动到多个机器人运动轨迹上的位置，与机器人相接触以测试机器人的避障功能，从而实现动态测试，可灵活测试整个运行轨迹空间范围内的避障功能；同时提高了检测人员在检测过程中的安全性。

优选地，在一些可选的实施例中，所述驱动装置2包括伸缩杆21和第一电机；所述伸缩杆21的第一端与所述底座1相连接；所述第一电机与所述伸缩杆相连接，用于提供调节促使所述伸缩杆伸缩的驱动力。控制部件通过控制第一电机从而控制伸缩杆伸长或者缩短，伸缩杆通过伸缩以调节自身长度，从而调节测试装置沿伸缩方向移动，即实现了一个维度的移动。可选的，第一电机与伸缩杆的连接点在底座上，伸缩杆固定在底座上，第一电机安装在底座内部，与伸缩臂处于同一水平面，第一电机通过联轴器或者是齿轮与伸缩杆连接，从而驱动伸缩杆动作。

可选的，所述驱动装置1还包括第一平移机构22和第二电机；所述第一平移机构22与所述伸缩杆21的第二端相连接，用于控制所述测试装置3沿第一方向移动，所述第一方向垂直于所述伸缩杆21的延伸方向；所述第二电机与所述第一平移机构相连接，用于为所述第一平移机构提供驱动力。具体的，第一平移机构例如可以是水平连杆，此时第一方向为水平方向，通过控制第二电机，从而带动测试装置沿第一方向移动，因为第一方向与伸缩杆的延伸方向相垂直，因此实现了测试装置在两个方向的自由移动，提高了移动的自由度。

可选的，所述驱动装置2还包括第二平移机构23和第三电机；所述第二平移机构23与所述第一平移机构22相连接，所述测试装置3与所述第一平移机构22相连接；所述第一平移机构22通过控制所述第二平移机构23沿第一方向移动，从而控制所述测试装置沿第一方向移动；所述第二平移机构23用于控制所述测试装置3沿第二方向移动，所述第二方向分别与所述第一方向和所述伸缩杆的延伸方向相垂直；所述第三电机与所述第二平移机构相连接，用于为所述第二平移机构提供驱动力。控制部件通过控制第三电机，从而控制测试装置沿第二方向移动，通过增加第二平移机构，测试装置能够在三个不同的方向移动，因此实现了三维立体移动，从而可对一定空间内任一点进行避障测试。

可选的，所述底座1的底部设置有转轮4；可选的，所述控制部件控制所述转轮4的转动。因此可以控制检测装置移动，方便调节检测位置，当然，也可以只设置转轮不用控制部件控制转轮。可选的，所述转轮4上设置有锁定装置，用于锁定所述转轮，可选的，锁定装置接收所述控制部件发送的控制指令以锁定所述转轮4或松开转轮4。当检测装置移动到机器人附近时，为了保证调节的精度，将测试装置准确的移动到指定位置，因此此时需要固定转轮，用锁定装置将其锁定，以防止检测装置移动。

可选的，所述驱动装置2通过球面副与所述底座1相连接，从而提高了驱动装置与底座之间相对运动的灵活度，可方便检测一定空间内的任一位置。

可选的，所述测试装置3上设置有压力传感器，用于检测所述测试装置3是否与所述机器人相接触；当所述压力传感器检测到所述测试装置3与所述机器人相接触时，向所述控制部件发送反馈信号。可以只用测试装置的一个端部对机器人的避障功能进行检测，此时可以将压力传感器设置在测试装置的端部。或者可以用测试装置的整体对机器人的避障功能进行检测，此时需要在测试装置的整个外表面排布压力传感器。可选的，测试装置的外表面安装有包覆部件。通过安装包覆部件可以保护测试装置。

可选的，本申请提出的检测装置，还包括：遥控装置；所述遥控装置与所述控制部件无线连接，所述遥控装置用于控制所述控制部件。遥控装置通过控制控制部件，从而控制驱动装置、转轮和锁定装置，具体的，遥控装置可以控制伸缩杆伸缩，控制第一平移机构和第二平移机构，以调节测试装置在空间中的具体位置。

以下提出本申请的另一个检测装置的实施例。

在本实施例中，检测装置包括遥控器、底座，驱动装置和测试装置，驱动装置包括伸缩臂，伸缩臂的两端分别与底座和测试装置相连，测试装置为测试臂，位于伸缩臂的一端，用来与机器人接触进行避障功能测试。驱动装置还包括作为第一平移机构的竖直连杆、作为第二平移机构的水平连杆。控制部件安装在底座中，遥控器与控制部件之间采用无线传输。

底座中安装有控制部件，底座并伸缩臂相连接，底座的底部安装有转轮，从而方便变换测试装置的位置。

伸缩臂可根据测试装置与被测机器人之间的距离，灵活设置伸长和缩短；在底座上可以安装有第一电机，与底座固定在一起，用于控制伸缩臂的动作；在伸缩臂的另一端，在水平连杆和竖直连杆上分别安装有第二电机和第三电机，分别用来控制竖直连杆和水平连杆工作，从而实现测试臂的沿水平连杆移动和沿竖直连杆移动。

竖直连杆垂直安装在伸缩臂端部，使测试臂可以竖直上下移动；

水平连杆水平安装在伸缩臂端部，使测试臂可以水平左右移动；

测试臂安装在竖直连杆或水平连杆上，可以上下左右四个方向运行整个平面，用来与被测机器人接触，进行测试；

为保证测试人员安全，以及测试装置的灵活运行，采用无线传输与控制系统进行通信；遥控器上设置底座的移动手柄，有手动、自动开关，底座转轮的锁定装置的开关，控制伸缩臂运行的前后开关，控制竖直连杆运行的上下开关，控制水平连杆运行的左右开关。

控制部件用来接收遥控器的遥控指令，控制伸缩臂、测试臂、转轮和锁定装置的动作；通过伸缩臂、竖直连杆和水平连杆的运动，可测试一个三维空间范围内的被测机器人避障功能，同时通过移动底座，即可灵活测试被测机器人在整个运行空间范围内的避障功能。检测装置的控制部件上电后，测试人员可以选择是手动运行还是自动运行。

手动运行就是人为的操作转轮，移动底座到测试位置后按下锁定装置的开关，固定底座的转轮，然后手动操控伸缩臂、竖直连杆、水平连杆的开关，从而控制测试臂的测试点。这种方式是在需要测试被测机器人某一个点的避障功能时使用，也可以用来确定测试装置与被测机器人之间的一个合理位置。

自动运行就是在控制系统中设定程序，使转轮、伸缩臂、竖直连杆、水平连杆按照设定程序运行，底座自动运行到测试位置并锁定转轮，伸缩臂、竖直连杆、水平连杆自动运行，将测试臂移动到被测机器人的运行空间范围内，从而达到自动控制测试臂在某一个空间范围内进行测试的功能。

本申请还提出一种机器人避障功能的检测方法，采用本申请提出的任一项的检测装置检测所述机器人的避障功能，包括：

S11：获取或预判所述机器人的运动轨迹。

具体的，可以预先将所述机器人的运动轨迹输入到检测装置的控制部件中，由控制部件自动控制检测装置，或者，由用户自己根据机器人动作预判机器人的运动轨迹。

S12：将检测装置移动至第一预设位置。

具体的，当检测装置包括遥控器和转轮时，可以通过遥控器向控制部件发送遥控信号，从而控制转轮旋转和旋转的方向，以调节检测装置的位置。第一预设位置，例如可以是与待测机器人的距离小于第一距离，且能够使得测试装置移动到待测机器人运动轨迹上任一点的位置。

S13：控制驱动装置驱动测试装置位于机器人运动轨迹的第一位点上。

具体的，为了检测机器人的避障功能，可以通过遥控器调节驱动装置，从而将测试装置移动到运动轨迹上的第一位点，这样，当机器人按照运动轨迹运动到第一位点时，就会与测试装置相接触或相靠近。

S14：当机器人靠近测试装置时，记录机器人的避障动作。

具体的，当机器人与测试装置相接触或相靠近时，例如可以通过压力传感器的压力值是否超过第一阈值，从而判断机器人与测试装置是否接触，或者，在检测装置上安装摄像探头，通过图像识别判断机器人是否与测试装置相接触或相靠近。或者，通过用户人工判断机器人是否与测试装置相接触或相靠近。然后记录机器人的避障动作，避障动作包括：机器人停止运动，机器人从新选择运动路径和机器人继续按照原有的运动路径运动等。

S15：根据避障动作判断机器人的避障功能。

具体的，可以多次本申请提出的方法，从而判断机器人的避障功能，当机器人继续按照原有的运动轨迹运动时，可认为机器人未进行避障。当机器人不进行避障的次数超过第一比例时，认为机器人避障功能差。第一比例，例如可以是30％，表明10次中机器人有3次没有进行避障。

可选的，当所述机器人靠近所述测试装置时，记录所述机器人的避障动作包括：当所述机器人与所述测试装置相接触时，记录所述机器人的避障动作。

可选的，还包括：在记录了所述机器人的避障动作之后，将所述测试装置移动到所述运动轨迹上的第二位点。具体的，为了防止机器人因不进行避障对检测装置造成损伤，在记录了避障动作后将移动测试装置。例如，可以设定机器人与测试装置相接触且压力传感器检测到的压力值大于第一阈值时，将测试装置移动到运动轨迹的第二位点，需要注意的是，移动时先向远离机器人的方向移动，再移动到第二位点，以防止对机器人或检测装置造成伤害。由于第二位点是运动轨迹上的一点，因此可以实现重复测试的功能，反复检测机器人的避障功能。

可选的，当所述测试装置的外表面安装有包覆部件时，在将所述检测装置移动至第一预设位置之前，还包括：更换所述包覆部件，以使在本次执行所述检测方法时所使用的包覆部件的材料，与上一次执行所述检测方法时所使用的包覆部件的材料不同。在多次执行本申请提出的方法时，可以更换包覆部件，且与上一次执行本申请提出的检测方法时所采用的包覆部件的材料不同，从而可以检测机器人对不同的材料的避障功能。

本发明提出了一种机器人避障功能的检测装置和检测方法，通过在检测装置上安装驱动装置，以控制测试装置的位置，实现了动态检测机器人的功能，可灵活测试机器人在整个运行轨迹空间范围内的避障功能；同时提高了检测人员在检测过程中的安全性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种机器人避障功能的检测装置，其特征在于，包括：底座(1)、驱动装置(2)和测试装置(3)；

所述底座(1)上安装有控制部件，所述控制部件用于控制所述驱动装置(2)；

所述驱动装置(2)分别与所述底座(1)和所述测试装置(3)相连接，用于调节所述测试装置(3)的位置；

所述测试装置(3)，安装在所述驱动装置(2)的一端，用于检测所述机器人的避障功能。

2.根据权利要求1所述机器人避障功能的检测装置，其特征在于，所述驱动装置(2)包括伸缩杆(21)和第一电机；

所述伸缩杆(21)的第一端与所述底座(1)相连接；

所述第一电机与所述伸缩杆相连接，用于提供调节促使所述伸缩杆伸缩的驱动力。

3.根据权利要求2所述机器人避障功能的检测装置，其特征在于，所述驱动装置(2)还包括第一平移机构(22)和第二电机；

所述第一平移机构(22)与所述伸缩杆(21)的第二端相连接，用于控制所述测试装置(3)沿第一方向移动，所述第一方向垂直于所述伸缩杆(21)的延伸方向；

所述第二电机与所述第一平移机构相连接，用于为所述第一平移机构提供驱动力。

4.根据权利要求3所述机器人避障功能的检测装置，其特征在于，所述驱动装置(2)还包括第二平移机构(23)和第三电机；

所述第二平移机构(23)与所述第一平移机构(22)相连接，所述测试装置(3)与所述第一平移机构(22)相连接；所述第一平移机构(22)通过控制所述第二平移机构(23)沿第一方向移动，从而控制所述测试装置沿第一方向移动；

所述第二平移机构(23)用于控制所述测试装置(3)沿第二方向移动，所述第二方向分别与所述第一方向和所述伸缩杆的延伸方向相垂直；

所述第三电机与所述第二平移机构相连接，用于为所述第二平移机构提供驱动力。

5.根据权利要求1所述机器人避障功能的检测装置，其特征在于，所述底座(1)的底部设置有多个转轮(4)。

6.根据权利要求5所述机器人避障功能的检测装置，其特征在于，所述转轮(4)上设置有锁定装置，用于锁定所述转轮(4)。

7.根据权利要求1任一项所述机器人避障功能的检测装置，其特征在于，所述驱动装置(2)通过球面副与所述底座(1)相连接。

8.根据权利要求1任一项所述机器人避障功能的检测装置，其特征在于，所述测试装置(3)上设置有压力传感器，用于检测所述测试装置(3)是否与所述机器人相接触；当所述压力传感器检测到所述测试装置(3)与所述机器人相接触时，向所述控制部件发送反馈信号。

9.根据权利要求1所述机器人避障功能的检测装置，其特征在于，所述测试装置的外表面安装有包覆部件。

10.根据权利要求1-9任一项所述机器人避障功能的检测装置，其特征在于，还包括：遥控装置；

所述遥控装置与所述控制部件无线连接，所述遥控装置用于控制所述控制部件。

11.一种机器人避障功能的检测方法，其特征在于，采用如权利要求1-10任一项的检测装置检测所述机器人的避障功能，包括：

获取或预判所述机器人的运动轨迹；

将所述检测装置移动至第一预设位置；

控制所述驱动装置(2)驱动所述测试装置(3)位于机器人运动轨迹的第一位点上；

当所述机器人靠近所述测试装置时，记录所述机器人的避障动作；

根据所述避障动作判断所述机器人的避障功能。

12.根据权利要求11所述机器人避障功能的检测方法，其特征在于，当所述机器人靠近所述测试装置时，记录所述机器人的避障动作包括：当所述机器人与所述测试装置(3)相接触时，记录所述机器人的避障动作。

13.根据权利要求11或12所述机器人避障功能的检测方法，其特征在于，还包括：在记录了所述机器人的避障动作之后，将所述测试装置(3)移动到所述运动轨迹上的第二位点。

14.根据权利要求11-12任一项所述机器人避障功能的检测方法，其特征在于，当所述测试装置的外表面安装有包覆部件时，在将所述检测装置移动至第一预设位置之前，还包括：

更换所述包覆部件，以使在本次执行所述检测方法时所使用的包覆部件的材料，与上一次执行所述检测方法时所使用的包覆部件的材料不同。