CN110928236B - 机器人受力数据的检测方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人受力数据的检测方法、装置及系统。其中，该方法包括：接收待检测机器人的表面设置的多个检测模块传输的受力检测电压信号；对受力检测电压信号进行模数转换，得到受力数据值；基于受力数据值，确定待检测机器人的受力状态。本发明解决了相关技术中无法检测机器人受力情况，导致机器人容易受损的技术问题。

Description

机器人受力数据的检测方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及机器人状态监测技术领域，具体而言，涉及一种机器人受力数据的检测方法、装置及系统。

背景技术

相关技术中，工业机器人在运行过程中，各个关节以及内部气管在工作时受力点和受力时间都不相同，在此情况，很容易出现超负荷运行，但是当前没有合适的技术来对机器人的受力情况进行监测，只有在机器人的某一个部件出现故障时，或者机器人出现受力过度受损时，才会发现机器人的受力状态较为严重，导致机器人的损坏度较高，无论是修复故障机器人还是重新购买机器人都会大大提高生产成本，造成生产效率低下。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种机器人受力数据的检测方法、装置及系统，以至少解决相关技术中无法检测机器人受力情况，导致机器人容易受损的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种机器人受力数据的检测方法，包括：接收待检测机器人的表面设置的多个检测模块传输的受力检测电压信号；对所述受力检测电压信号进行模数转换，得到受力数据值；基于所述受力数据值，确定所述待检测机器人的受力状态。

可选地，接收待检测机器人的表面设置的多个检测模块传输的受力检测电压信号的步骤包括：接收所述待检测机器人上需要监测的多个关节部位表面上各个检测模块检测到的受力信息，其中，所述检测模块贴附于所述关节部位表面；基于所述受力信息确定所述受力检测电压信号。

可选地，在接收待检测机器人的表面设置的多个检测模块传输的受力检测电压信号之后，所述检测方法还包括：对所述受力检测电压信号进行放大处理；对所述受力检测电压信号进行滤波处理。

可选地，基于所述受力数据值，确定所述待检测机器人的受力状态的步骤，包括：基于所述受力数据值，构建与多个检测模块对应的机器人受力表；将所述机器人受力表中的受力数据与预设关节受力阈值进行比较，得到比较结果；若所述比较结果指示受力数据大于所述预设关节受力阈值，确定所述待检测机器人处于危险受力状态；若所述比较结果指示受力数据小于等于所述预设关节受力阈值，确定所述待检测机器人处于安全受力状态。

可选地，所述检测模块至少包括：应力片。

可选地，在所述检测模块上面覆盖聚乙烯薄膜，以保护所述检测模块。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种机器人受力数据的检测装置，包括：接收单元，用于接收待检测机器人的表面设置的多个检测模块传输的受力检测电压信号；转换单元，用于对所述受力检测电压信号进行模数转换，得到受力数据值；确定单元，用于基于所述受力数据值，确定所述待检测机器人的受力状态。

可选地，所述接收单元包括：第一接收模块，用于接收所述待检测机器人上需要监测的多个关节部位表面上各个检测模块检测到的受力信息，其中，所述检测模块贴附于所述关节部位表面；第一确定模块，用于基于所述受力信息确定所述受力检测电压信号。

可选地，所述机器人受力数据的检测装置还包括：放大器，用于在接收待检测机器人的表面设置的多个检测模块传输的受力检测电压信号之后，对所述受力检测电压信号进行放大处理；过滤器，用于对所述受力检测电压信号进行滤波处理。

可选地，所述确定单元包括：构建模块，用于基于所述受力数据值，构建与多个检测模块对应的机器人受力表；比较模块，用于将所述机器人受力表中的受力数据与预设关节受力阈值进行比较，得到比较结果；第二确定模块，用于在所述比较结果指示受力数据大于所述预设关节受力阈值，确定所述待检测机器人处于危险受力状态；第三确定模块，用于所述比较结果指示受力数据小于等于所述预设关节受力阈值，确定所述待检测机器人处于安全受力状态。

可选地，所述检测模块至少包括：应力片。

可选地，在所述检测模块上面覆盖聚乙烯薄膜，以保护所述检测模块。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种机器人受力数据的检测系统，包括：多个检测模块，贴附在待检测机器人的关节外表面；数据处理器，与所述多个检测模块连接，用于运行程序，其中，所述数据处理器处理器配置为执行上述任意一项所述的机器人受力数据的检测方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种存储介质，其特征在于，述存储介质用于存储程序，其中，所述程序在被处理器执行时控制所述存储介质所在设备执行上述任意一项所述的机器人受力数据的检测方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，其所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述任意一项所述的机器人受力数据的检测方法。

在本发明实施例中，采用先接收待检测机器人的表面设置的多个检测模块传输的受力检测电压信号，然后对受力检测电压信号进行模数转换，得到受力数据值，最后基于受力数据值，确定待检测机器人的受力状态。在该实施例中，能够实时监测机器人(本体、关节等)的受力情况，确定机器人各部分受力承载状态，可提前规避机器人运行时出现受力过大导致的受损风险，提高机器人安全性，从而解决相关技术中无法检测机器人受力情况，导致机器人容易受损的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种可选的机器人受力数据的检测方法的流程图；

图2是根据本发明的一种可选的机器人表面贴附应变片的示意图；

图3是根据本发明实施例的一种可选的使用应变片的示意图；

图4是根据本发明实施例的一种可选的机器人受力检测系统接线图；

图5是根据本发明实施例的一种机器人受力数据的检测装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当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、系统、产品或设备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、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例可以应用于各种类型的机器人，例如，工业机器人(如六轴机器人、四轴机器人)、生活机器人、扫地机器人等，可以应用于机器人测试环境、机器人生产工作环境，在对机器人的受力情况进行检测时，可以在其表面贴附上检测模块(在本申请可以以应变片进行说明)，通过各个检测模块传输的受力数据来确定机器人本体、关节的受力状态。

当然，本发明实施例中的机器人也可以在表面贴附微传感模块或者三维传感模块，通过微传感模块或者三维传感模块对机器人的实时动力微数据进行检测，通过计算机器人在某一个时间段内的受力变化数值，若受力变化较大可以判断是否为机器人受力不均，机器人暂停工作。通过本发明实施例，可以实现对机器人各部分承载受力检测。

根据本发明实施例，提供了一种机器人受力数据的检测方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据本发明实施例的一种可选的机器人受力数据的检测方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，接收待检测机器人的表面设置的多个检测模块传输的受力检测电压信号；

步骤S104，对受力检测电压信号进行模数转换，得到受力数据值；

步骤S106，基于受力数据值，确定待检测机器人的受力状态。

通过上述步骤，可以采用先接收待检测机器人的表面设置的多个检测模块传输的受力检测电压信号，然后对受力检测电压信号进行模数转换，得到受力数据值，最后基于受力数据值，确定待检测机器人的受力状态。在该实施例中，能够实时监测机器人(本体、关节等)的受力情况，确定机器人各部分受力承载状态，可提前规避机器人运行时出现受力过大导致的受损风险，提高机器人安全性，从而解决相关技术中无法检测机器人受力情况，导致机器人容易受损的技术问题。

下面结合各步骤对本发明实施例进行详细说明。

步骤S102，接收待检测机器人的表面设置的多个检测模块传输的受力检测电压信号。

本发明实施例对机器人本体、关节的受力承重情况进行分析，对其主要的受力关节及承重点进行受力状态分析。本发明实施例中可以对机器人本体的主要关节(如四轴机器人的2关节和3关节)、机器人末端的位置进行受力分析。

可选的，接收待检测机器人的表面设置的多个检测模块传输的受力检测电压信号的步骤包括：接收待检测机器人上需要监测的多个关节部位表面上各个检测模块检测到的受力信息，其中，检测模块贴附于关节部位表面；基于受力信息确定受力检测电压信号。

本发明实施例中选取的检测模块包括：应变片。应变片位置、角度的调节很方便，可根据实际情况调整应变片的位置，方便对任意位置的受力监测。

在贴附应变片至各个受力检测点时，可以先将需要监测部位用细砂纸打磨去除氧化层，打磨方向应该与应变片丝栅方向成预设角度(例如，45°左右)；然后用脱脂棉蘸丙酮或者无水乙醇将该部位擦拭干净，并将应变片贴面擦拭干净；粘接剂一般选用各种加温固化胶；可选的，在检测模块上面覆盖聚乙烯薄膜，以保护检测模块，即可以贴片时，向应变片上面覆盖一张聚乙烯薄膜、用手指均匀地滚压，将多余的粘接剂和气泡基础，要求胶层均匀无气泡。

图2是根据本发明的一种可选的机器人表面贴附应变片的示意图，如图2所示，可以在机器人的受力关节点贴附上应变片，以检测机器人的受力情况。

作为本发明可选的实施例，在接收待检测机器人的表面设置的多个检测模块传输的受力检测电压信号之后，检测方法还包括：对受力检测电压信号进行放大处理；对受力检测电压信号进行滤波处理。

图3是根据本发明实施例的一种可选的使用应变片的示意图，应变片可以与预设的多个电阻连接。

根据应变片的工作原理，其变化的阻值ΔR与本身初始值R的关系为：ΔR/R＝k×ε，由于应变片的电阻变化比较小，因而通过其两端的电压变化较小，其电压大小为e＝0.25×ΔR/R×E，同时电压也比较小，所以在设计中，需要通过放大电路对该信号进行放大，在放大电路中，可以选用多种类型的单片仪器放大器(例如，选用低成本的AD620单片仪器放大器)，同时在放大过程中或则放大完成后，对信号进行滤波处理，当这样才可以将信号放大到模数转换器能够识别的范围。

步骤S104，对受力检测电压信号进行模数转换，得到受力数据值。

在本发明实施例中，可以对放大后的电压信号通过模数转换模块(AD模块)将检测的模拟信号转化为数字信号传送到单片机(或处理器)。单片机将接受到的信号进行处理，通过对受到不同力下的电压的数据采集，可通过Excel整理绘制比例关系图，将其比例关系带入得到受力大小。

另一种可选的，在本发明实施例中，可通过串口通信的方式，将转化的受力大小通过显示屏显示，达到实时显示机器人本体受力的情况。当某部分受力过大，通过单片机的输出端口输出一个信号给控制器和安全模块，控制机器人急停，从而实现安全的功能。

图4是根据本发明实施例的一种可选的机器人受力检测系统接线图，如图4所示，应变片可以设置在机器人本体表面，并且设置电柜与机器人连接，同时设置显示器与电柜中的单片机连接。单片机可以接收模数转换后的数字电压信号，并将数据通过显示器显示。而在单片机检测到机器人的受力状态后，若判断机器人出现危险受力状态，可以通过安全回路，急停机器人，停止机器人工作。

步骤S106，基于受力数据值，确定待检测机器人的受力状态。

在本发明可选的实施例中，基于受力数据值，确定待检测机器人的受力状态的步骤，包括：基于受力数据值，构建与多个检测模块对应的机器人受力表；将机器人受力表中的受力数据与预设关节受力阈值进行比较，得到比较结果；若比较结果指示受力数据大于预设关节受力阈值，确定待检测机器人处于危险受力状态；若比较结果指示受力数据小于等于预设关节受力阈值，确定待检测机器人处于安全受力状态。

在本发明实施例中，可以通过检测模块对机器人(例如，工业机器人)本体在运行过程中对所需部分的受力大小进行实时监测，在检测过程中，可以通过单片机来控制是否急停机器人，保证机器人的受力状态处于安全环境，同时可以通过显示器显示各个测试受力点的受力数据，让监测人员能够实时查看到机器人的各个监测受力点是否处于安全，优化显示界面，可以更加直观的看出机器人关键位置的受力大小。

图5是根据本发明实施例的一种机器人受力数据的检测装置的示意图，如图5所示，该检测装置可以包括：接收单元51，转换单元53，确定单元55，其中，

接收单元51，用于接收待检测机器人的表面设置的多个检测模块传输的受力检测电压信号；

转换单元53，用于对受力检测电压信号进行模数转换，得到受力数据值；

确定单元55，用于基于受力数据值，确定待检测机器人的受力状态。

上述机器人受力数据的检测装置，可以通过接收单元51接收待检测机器人的表面设置的多个检测模块传输的受力检测电压信号，然后通过转换单元53对受力检测电压信号进行模数转换，得到受力数据值，最后通过确定单元55基于受力数据值，确定待检测机器人的受力状态。在该实施例中，能够实时监测机器人(本体、关节等)的受力情况，确定机器人各部分受力承载状态，可提前规避机器人运行时出现受力过大导致的受损风险，提高机器人安全性，从而解决相关技术中无法检测机器人受力情况，导致机器人容易受损的技术问题。

可选的，接收单元包括：第一接收模块，用于接收待检测机器人上需要监测的多个关节部位表面上各个检测模块检测到的受力信息，其中，检测模块贴附于关节部位表面；第一确定模块，用于基于受力信息确定受力检测电压信号。

可选地，机器人受力数据的检测装置还包括：放大器，用于在接收待检测机器人的表面设置的多个检测模块传输的受力检测电压信号之后，对受力检测电压信号进行放大处理；过滤器，用于对受力检测电压信号进行滤波处理。

另一种可选的，确定单元包括：构建模块，用于基于受力数据值，构建与多个检测模块对应的机器人受力表；比较模块，用于将机器人受力表中的受力数据与预设关节受力阈值进行比较，得到比较结果；第二确定模块，用于在比较结果指示受力数据大于预设关节受力阈值，确定待检测机器人处于危险受力状态；第三确定模块，用于比较结果指示受力数据小于等于预设关节受力阈值，确定待检测机器人处于安全受力状态。

可选的，检测模块至少包括：应力片。

在本发明实施例中，在检测模块上面覆盖一张聚乙烯薄膜，以保护检测模块。

上述的机器人受力数据的检测装置还可以包括处理器和存储器，上述接收单元51，转换单元53，确定单元55等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。

上述处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来检测机器人上各受力点的受力数据。

上述存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种机器人受力数据的检测系统，包括：多个检测模块，贴附在待检测机器人的关节外表面；数据处理器，与多个检测模块连接，用于运行程序，其中，数据处理器处理器配置为执行上述任意一项的机器人受力数据的检测方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种存储介质，其特征在于，述存储介质用于存储程序，其中，程序在被处理器执行时控制存储介质所在设备执行上述任意一项的机器人受力数据的检测方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，其处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述任意一项的机器人受力数据的检测方法。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种机器人受力数据的检测方法，其特征在于，包括：

接收待检测机器人的表面设置的多个检测模块传输的受力检测电压信号；

对所述受力检测电压信号进行模数转换，得到受力数据值；

基于所述受力数据值，确定所述待检测机器人的受力状态，

接收待检测机器人的表面设置的多个检测模块传输的受力检测电压信号的步骤包括：接收所述待检测机器人上需要监测的多个关节部位表面上各个检测模块检测到的受力信息，其中，所述检测模块贴附于所述关节部位表面；基于所述受力信息确定所述受力检测电压信号；

所述检测模块至少包括：应力片；

在所述检测模块上面覆盖聚乙烯薄膜，以保护所述检测模块。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在接收待检测机器人的表面设置的多个检测模块传输的受力检测电压信号之后，所述检测方法还包括：

对所述受力检测电压信号进行放大处理；

对所述受力检测电压信号进行滤波处理。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，基于所述受力数据值，确定所述待检测机器人的受力状态的步骤，包括：

基于所述受力数据值，构建与多个检测模块对应的机器人受力表；

将所述机器人受力表中的受力数据与预设关节受力阈值进行比较，得到比较结果；

若所述比较结果指示受力数据大于所述预设关节受力阈值，确定所述待检测机器人处于危险受力状态；

若所述比较结果指示受力数据小于等于所述预设关节受力阈值，确定所述待检测机器人处于安全受力状态。

4.一种机器人受力数据的检测装置，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收待检测机器人的表面设置的多个检测模块传输的受力检测电压信号；

转换单元，用于对所述受力检测电压信号进行模数转换，得到受力数据值；

确定单元，用于基于所述受力数据值，确定所述待检测机器人的受力状态，

所述接收单元包括：第一接收模块，用于接收待检测机器人上需要监测的多个关节部位表面上各个检测模块检测到的受力信息，其中，检测模块贴附于关节部位表面；第一确定模块，用于基于受力信息确定受力检测电压信号；

所述检测模块至少包括：应力片；

在所述检测模块上面覆盖聚乙烯薄膜，以保护所述检测模块。

5.一种机器人受力数据的检测系统，其特征在于，包括：

多个检测模块，贴附在待检测机器人的关节外表面；

数据处理器，与所述多个检测模块连接，用于运行程序，其中，所述数据处理器配置为执行权利要求1至3中任意一项所述的机器人受力数据的检测方法。

6.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质用于存储程序，其中，所述程序在被处理器执行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至3中任意一项所述的机器人受力数据的检测方法。

7.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至3中任意一项所述的机器人受力数据的检测方法。

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