CN113370273A - 一种工业机器人碰撞反应方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种工业机器人碰撞反应方法，涉及工业机器人碰撞保护技术领域。该一种工业机器人碰撞反应方法，包括：上位机、程序计数段、工业机器人执行件，所述工业机器人执行件的侧面设置有碰撞检测传感器，所述程序计数段的数据输入端与上位机连接，所述程序计数段的数据输出端与工业机器人执行件连接，所述程序计数段中设置有对传输数据求逆的程序组，所述碰撞检测传感器与上位机、程序计数段均信号连接，用于反馈检测数据。通过把即将发生碰撞的信息传输给上位机和程序计数段，进行控制电机进行反转，将能够很好的保护设备，降低碰撞产生的破坏。

Description

一种工业机器人碰撞反应方法
技术领域
本发明涉及工业机器人碰撞保护技术领域，具体为一种工业机器人碰撞反应方法。
背景技术
工业机器人是面向工业领域的多自由度机械手或机器装置。工业机器人在焊接、磨抛、喷涂、搬运、装配等工业生产中的应用非常广泛。近些年来，随着工业机器人的应用范围越来越广，尤其是多机器人协作和人机协作的应用越来越多，人们对机器人安全性的要求越来越高。
工业机器人的传动主要采用液压与气压传动以及电机的传动，动力机1的输出轴通过传动结构2与执行件4传动连接，在传动元件的连接过程中部分会采用离合器3进行控制传动。
为了降低机器人碰撞时发生损坏，主要从两个方面进行控制：
一、提前预警发生碰撞的条件，在碰撞前计算出可能会发生碰撞，增加碰撞处理的时间；
二、在碰撞的时候进行反向控制动力机构运行，使动力机构快速的减速，减少碰撞产生损坏。
为了更好的降低碰撞过程中工业机器人产生损坏以及造成的破坏，本发明提供一种工业机器人碰撞反应方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种工业机器人碰撞反应方法，解决了工业机器人碰撞产生的损坏大的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种工业机器人碰撞反应方法，包括：上位机、程序计数段、工业机器人执行件，所述工业机器人执行件的侧面设置有碰撞检测传感器，所述程序计数段的数据输入端与上位机连接，所述程序计数段的数据输出端与工业机器人执行件连接，所述程序计数段中设置有对传输数据求逆的程序组，所述碰撞检测传感器与上位机、程序计数段均信号连接，用于反馈检测数据；
还包括以下步骤：
步骤1、上位机将控制运动的数据传输给程序计数段，程序计数段对数据进行求逆，并选择性将数据或者逆数据传输给工业机器人执行件，控制工业机器人发生执行动作；
步骤2、上位机控制动力传输过程中的离合器的开合；
碰撞检测传感器检测到碰撞发生的时候，将碰撞信息传输给上位机和程序计数段，程序计数段将逆数据传输给工业机器人执行件，同时上位机将控制离合器发生：离合-连动-离合。
优选的，所述碰撞检测传感器包括：速度传感器、距离传感器以及力传感器；
当检测到执行件与外物之间的距离小于X时，进行判断是否会发生碰撞；
若：力传感器检测工业机器人执行件所受力的方向与速度方向同向，则判定为发生碰撞；
若：力传感器检测工业机器人执行件所受力的方向与速度方向同反，判断2XF/V≥P,成立则判定为发生碰撞；
其中，X为根据工业机器人的最高运行速度设置的固定值，V为速度传感器检测的数值，F为力传感器检测的数值，P为判定为轻微碰撞的固定冲量值。
优选的，所述程序计数段对数据进行求逆，是将控制电机的转动方向调整为反向、同速。
优选的，所述离合器第一次离合后停止T1时间后再进行连动，T1时间为驱动电机的从运行速度将低位0所耗费的时间。
优选的，所述离合器连动后停止T2时间后再进行连动，T2时间为驱动电机的从运行速度将低位0所耗费的时间。
优选的，还包括报警系统：
当速度传感器、距离传感器或力传感器检测的数值超过安全定值，将控制报警系统发生安全报警提示。
优选的，所述离合器内部设置有压力传感器。
(三)有益效果
本发明提供了一种工业机器人碰撞反应方法。具备以下有益效果：
1、本发明，通过设置有碰撞检测传感器，根据检测传感器设置的速度传感器、距离传感器以及力传感器的检测数值进行推测是否即将发生碰撞，把即将发生碰撞的信息传输给上位机和程序计数段，进行控制电机进行反转，将能够很好的保护设备，降低碰撞产生的破坏。
2、本发明，通过离合器与电机反转控制，在接收到即将发生碰撞的时候，使电机失去载荷(也就是第一次离合的过程)，电机能够快速的进行停止，然后再进行反转加速，加速的后端再实现离合器的连动，能够实现电机的快速反转动作，带动执行件停止之后，离合器再次离合，使执行件快速的停止。
3、本发明，通过设置有程序计数段，内部直接会对数据进行求逆，然后选择性的将数据传输给执行件，使数据发转的命令快速响应，减少数据运算的时候，增加设备的响应速度。
4、本发明，通过设置有程序计数段，与工业机器人的设计为配套使用，不会增加工业机器人的设计难度。
附图说明
图1为工业机器人动力传输示意图；
图2为工业机器人的控制框图；
图3为碰撞时，离合器的受力与时间的关系图。
其中，1、动力机；2、传动结构；3、离合器；4、执行件。
具体实施方式
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。
实施例一：
如图1-3所示，本发明实施例提供一种工业机器人碰撞反应方法，包括：上位机、程序计数段、工业机器人执行件，所述工业机器人执行件的侧面设置有碰撞检测传感器，所述程序计数段的数据输入端与上位机连接，所述程序计数段的数据输出端与工业机器人执行件连接，所述程序计数段中设置有对传输数据求逆的程序组，所述碰撞检测传感器与上位机、程序计数段均信号连接，用于反馈检测数据；
本发明中的程序计数段为一个数据处理器，具有数据的接受转换和选择性传输的性能，目前是市面上可编程数据处理器均可以采用
还包括以下步骤：
步骤1、上位机将控制运动的数据传输给程序计数段，程序计数段对数据进行求逆，并选择性将数据或者逆数据传输给工业机器人执行件，控制工业机器人发生执行动作；
步骤2、上位机控制动力传输过程中的离合器的开合；
碰撞检测传感器检测到碰撞发生的时候，将碰撞信息传输给上位机和程序计数段，程序计数段将逆数据传输给工业机器人执行件，同时上位机将控制离合器发生：离合-连动-离合。
所述碰撞检测传感器包括：速度传感器、距离传感器以及力传感器；
当检测到执行件与外物之间的距离小于X时，进行判断是否会发生碰撞；
若：力传感器检测工业机器人执行件所受力的方向与速度方向同向，则判定为发生碰撞；
若：力传感器检测工业机器人执行件所受力的方向与速度方向同反，判断2XF/V≥P,成立则判定为发生碰撞；
其中，X为根据工业机器人的最高运行速度设置的固定值，V为速度传感器检测的数值，F为力传感器检测的数值，P为判定为轻微碰撞的固定冲量值。
所述程序计数段对数据进行求逆，是将控制电机的转动方向调整为反向、同速。
所述离合器第一次离合后停止T1时间后再进行连动，T1时间为驱动电机的从运行速度将低位0所耗费的时间。
所述离合器连动后停止T2时间后再进行连动，T2时间为驱动电机的从运行速度将低位0所耗费的时间。
实施例二：
参考图3本实施例与实施例一的不同之处在于：0-a段为离合器从检测到即将发生碰撞到第一次离合的时间；a-b为离合器停止的T1时间段，b-c为离合器的连动时间；c-d为离合器停止的T2时间段，所述d-f为第二次离合段，与电机的转速存在相应的关系0-c为电机的减速段和加速段，其减速应在a点之前完成。
实施例三：
本实施例与实施例一的不同之处在于：还包括报警系统：
当速度传感器、距离传感器或力传感器检测的数值超过安全定值，将控制报警系统发生安全报警提示。
所述离合器内部设置有压力传感器。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种工业机器人碰撞反应方法，其特征在于，包括：上位机、程序计数段、工业机器人执行件，所述工业机器人执行件的侧面设置有碰撞检测传感器，所述程序计数段的数据输入端与上位机连接，所述程序计数段的数据输出端与工业机器人执行件连接，所述程序计数段中设置有对传输数据求逆的程序组，所述碰撞检测传感器与上位机、程序计数段均信号连接，用于反馈检测数据；
还包括以下步骤：
步骤1、上位机将控制运动的数据传输给程序计数段，程序计数段对数据进行求逆，并选择性将数据或者逆数据传输给工业机器人执行件，控制工业机器人发生执行动作；
步骤2、上位机控制动力传输过程中的离合器的开合；
碰撞检测传感器检测到碰撞发生的时候，将碰撞信息传输给上位机和程序计数段，程序计数段将逆数据传输给工业机器人执行件，同时上位机将控制离合器发生：离合-连动-离合。
2.根据权利要求1所述的一种工业机器人碰撞反应方法，其特征在于，所述碰撞检测传感器包括：速度传感器、距离传感器以及力传感器；
当检测到执行件与外物之间的距离小于X时，进行判断是否会发生碰撞；
若：力传感器检测工业机器人执行件所受力的方向与速度方向同向，则判定为发生碰撞；
若：力传感器检测工业机器人执行件所受力的方向与速度方向同反，判断2XF/V≥P,成立则判定为发生碰撞；
其中，X为根据工业机器人的最高运行速度设置的固定值，V为速度传感器检测的数值，F为力传感器检测的数值，P为判定为轻微碰撞的固定冲量值。
3.根据权利要求1所述的一种工业机器人碰撞反应方法，其特征在于：所述程序计数段对数据进行求逆，是将控制电机的转动方向调整为反向、同速。
4.根据权利要求1所述的一种工业机器人碰撞反应方法，其特征在于：所述离合器第一次离合后停止T1时间后再进行连动，T1时间为驱动电机的从运行速度将低位0所耗费的时间。
5.根据权利要求1所述的一种工业机器人碰撞反应方法，其特征在于：所述离合器连动后停止T2时间后再进行连动，T2时间为驱动电机的从运行速度将低位0所耗费的时间。
6.根据权利要求2所述的一种工业机器人碰撞反应方法，其特征在于，还包括报警系统：
当速度传感器、距离传感器或力传感器检测的数值超过安全定值，将控制报警系统发生安全报警提示。
7.根据权利要求1所述的一种工业机器人碰撞反应方法，其特征在于：所述离合器内部设置有压力传感器。
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