CN208812100U - 防碰撞机构及具有其的机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种防碰撞机构及具有其的机器人。该防碰撞机构包括工作部、检测部和控制部，工作部可在预设范围内活动，检测部与工作部相连接，通过设置控制部与检测部和工作部电连接，当工作部位于预设距离内，并且检测部检测到工作部与外界物体的距离逐渐变大时，工作部正常工作，当检测部检测到工作部与外界物体的距离逐渐变小时，控制部控制工作部停止工作，这样设置保证了工作部能够避免与外界物体接触造成损伤，且能够保证外界物体在移动过程中，工作部仍能在一定安全范围内正常工作，不受影响。

Description

防碰撞机构及具有其的机器人

技术领域

本实用新型涉及车间设备技术领域，具体而言，涉及一种防碰撞机构及具有其的机器人。

背景技术

随着工业化的进程，工业机器人正快速取代人力，成为制造业中最重要的设备之一。然而，作为一种具有危险性的设备，工业机器人在调试、使用过程中可能会因为操作人员失误或其它故障导致工业机器人与工作人员或其它物体发生碰撞，进而造成人员伤亡或设备损伤。为避免工业机器人与其它物体发生碰撞或碰撞后产生严重损伤，现有的防护措施及设备主要有以下几个方式：1.使用防护栏等物理隔离设施将工业机器人与外界隔离以预防工业机器人与人员或物体发生碰撞，但受应用或场地限制，物理隔离存在局限性，且无法避免工业机器人与防护栏之内的物体发生碰撞；2.使用防碰撞传感器来检测碰撞，该方法可以精确检测末端工具的碰撞力，但是无法检测工业机器人其他部位的碰撞，应用范围受限；3.通过检测电机电流或反馈力矩来检测碰撞，该方法广泛应用在工业机器人领域，无需额外布置传感器。但存在检测碰撞力准确度不高，设置不便，使用上存在一定限制。无论使用防碰撞传感器或是力矩检测均存在一个前提，即工业机器人本体或末端执行器必须与人员或物体产生物理接触并产生一定的力才能触发紧急停止功能，仍存在损伤人员或物体的风险。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种防碰撞机构及具有其的机器人，以解决现有技术中防碰撞机构存在安全隐患的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种防碰撞机构，包括：工作部，工作部可在预设范围内活动；检测部，检测部与工作部相连接，检测部用于检测工作部与外界物体的距离；控制部，控制部与检测部和工作部电连接，当工作部位于预设距离内，并且检测部检测到工作部与外界物体的距离逐渐变大时，工作部正常工作，当检测部检测到工作部与外界物体的距离逐渐变小时，控制部控制工作部停止工作。

进一步地，防碰撞机构还包括：终端控制部，终端控制部与控制部和工作部电连接，终端控制部控制工作部的工作模式。

进一步地，检测部为多个，多个检测部沿工作部的周向均匀分布，多个检测部用于检测工作部的不同位置与外界物体的距离。

进一步地，检测部为激光测距传感器或红外测距传感器或超声波测距传感器。

进一步地，预设距离的大小可通过控制部进行调节。

进一步地，控制部包括显示模块，显示模块用于显示预设距离的数值。

进一步地，控制部包括：自动控制模块，自动控制模块可用于自动调节预设距离，和/或手动控制模块，手动控制模块可用于手动操作预设距离。

进一步地，控制部还包括：急停模块，操作急停模块可使工作部停止工作或重新工作。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种机器人，包括防碰撞机构，防碰撞机构为上述的防碰撞机构。

应用本实用新型的技术方案，通过设置控制部与检测部和工作部电连接，当工作部位于预设距离内，并且检测部检测到工作部与外界物体的距离逐渐变大时，工作部正常工作，当检测部检测到工作部与外界物体的距离逐渐变小时，控制部控制工作部停止工作，这样设置保证了工作部能够避免与外界物体接触造成损伤，且能够保证外界物体在移动过程中，工作部仍能在一定安全范围内正常工作，不受影响。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的防碰撞机构的实施例的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型的防碰撞机构的工作部和检测部的实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、工作部；11、末端执行器；

20、检测部；

30、控制部；31、显示模块；

40、终端控制部。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“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术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如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。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1和图2所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种防碰撞机构。

具体地，如图1所示，该防碰撞机构包括工作部10、检测部20和控制部30，工作部10可在预设范围内活动，检测部20与工作部10相连接，检测部20用于检测工作部10与外界物体的距离，控制部30与检测部20和工作部10电连接，当工作部10位于预设距离内，并且检测部20检测到工作部10与外界物体的距离逐渐变大时，工作部10正常工作，当检测部20检测到工作部10与外界物体的距离逐渐变小时，控制部30控制工作部10停止工作。

在本实施例中，通过设置控制部与检测部和工作部电连接，当工作部位于预设距离内，并且检测部检测到工作部与外界物体的距离逐渐变大时，工作部正常工作，当检测部检测到工作部与外界物体的距离逐渐变小时，控制部控制工作部停止工作，这样设置保证了工作部能够避免与外界物体接触造成损伤，且能够保证外界物体在移动过程中，工作部仍能在一定安全范围内正常工作，不受影响。

进一步地，防碰撞机构还包括：终端控制部40，终端控制部40与控制部30和工作部10电连接，终端控制部40控制工作部10的工作模式。通过终端控制部40可直接对工作部10的工作模式进行控制，例如调节工作部10的工作角度、工作频率等。

在本实施例中，检测部20为多个，多个检测部20沿工作部10的周向均匀分布，多个检测部20用于检测工作部10的不同位置与外界物体的距离。这样设置可以使得工作部的多个位置均能与外界物体进行测距，这样设置可以确保工作部10不会与外界物体相接触。

其中，检测部20为激光测距传感器或红外测距传感器或超声波测距传感器。检测部20可选类型为激光测距传感器、红外测距传感器、超声波测距传感器。超声波测距传感器发射角度较大，测量距离较近，精度一般在厘米级，价格低廉，适用于精度要求不高，需要大范围监测的场景；红外测距传感器发射角度比超声波测距传感器小，测距比其远；激光测距传感器发射角度最小，测量距离最远，精度可达毫米级，可满足精度要求高，需要小范围内监测的场景，但成本最高。通过根据不同场景不同要求，灵活搭配使用不同的距离传感器，既可满足使用要求，又能达到效费比最优化。

在本实施例中，预设距离的大小可通过控制部30进行调节。这样设置可以根据防碰撞机构的应用环境和使用条件来设置不同的预设距离。

进一步地，控制部30包括显示模块31，显示模块31用于显示预设距离的数值。通过在控制部上设置显示模块31，以便于使用者直观观测所设预设距离的大小，且便于使用者的进一步地调节。

在本实施例中，控制部30包括自动控制模块或手动控制模块，当然两者也可以同时存在，自动控制模块可用于自动调节预设距离，手动控制模块可用于手动操作预设距离。这样设置便于使用者根据防碰撞机构的不同使用环境选择使用自动控制模块或手动控制模块，当环境内物体为多为静置物体时，采用手动控制模块，当环境内物体多为运动物体时，采用自动控制模块，这样设置便于检测部20检测工作部10与外界物体之间的距离是否逐渐变大处于安全距离，不会受到预设距离的限制而导致直接工作部停止工作。

另外，控制部30还包括急停模块，操作急停模块可使工作部10停止工作或重新工作。当工作部10遇到紧急危险环境时，采用急停模块可进行紧急避险，使工作部10立即停止运动，当解除紧急危险环境时，再次操作急停模块可使工作部10恢复工作。

上述实施例的碰撞机构还可以用于机器人设备技术领域，即根据本实用新型的另一个方面，提供了一种机器人，该机器人包括防碰撞机构，防碰撞机构为上述实施例的防碰撞机构。

根据本实用新型的另一个方面提供了一种防碰撞方法，防碰撞方法包括以下步骤：操作控制部30处于逼近模式，工作部10与外界物体的距离位于预设距离内时，当检测部20检测到工作部10与外界物体的距离逐渐变大时，工作部10正常工作，当检测部20检测到工作部10与外界物体的距离逐渐变小时，控制部30控制工作部10停止工作。当控制部30处于逼近模式时，检测部检测到被测方向上物体距离小于预设距离并且持续减小时，输出紧急停止信号，当被测方向上物体距离大于等于预设距离或小于预设距离但未持续减小时，不输出紧急停止信号。

另外，防碰撞方法还包括以下步骤：操作控制部30处于即停模式，当工作部10与外界物体的距离位于预设距离外时，工作部10正常工作，当工作部10与外界物体的距离位于预设距离内时，控制部30控制工作部10停止工作。当控制部30处于即停模式时，检测部20检测到被测方向上物体距离小于预设距离时，立即通过信号输出端口输出紧急停止信号到机器人控制器。被测方向上物体距离大于等于预设距离时，停止输出紧急停止信号。

进一步地，防碰撞方法还包括以下步骤：操作控制部30的自动控制模块以自动调节预设距离，或者，操作控制部30的手动控制模块，通过手动调节预设距离。当控制部处于手动控制模块时，操作控制部的按钮以增加或减小预设距离，使显示模块31的数字调整到所需要的数值，当控制部处于自动调节模块时，便于检测部20检测工作部10与外界物体之间的距离是否逐渐变大处于安全距离，不会受到预设距离的限制而导致直接停止工作。

进一步地，防碰撞方法还包括以下步骤：操作控制部30的急停模块，以使工作部10立刻停止工作或重新工作。当工作部10遇到紧急危险环境时，采用急停模块可进行紧急避险，使工作部10立即停止运动，当解除紧急危险环境时，再次操作急停模块可使工作部10恢复工作。

工作部10上设置有末端执行器工装，灵活使用不同的安装组件将距离传感器即检测部20以各种角度安装到工作部10上或机器人本体上，最大程度减小检测部20对工作部10和机器人的影响。

控制器为一个具有信号输入输出接口，带有显示屏和操作按钮的模块。该控制器具有操作简单，性能可靠，使用灵活等优点，能满足在复杂工业生产环境中正常工作。

控制器与距离传感器即传感器以及机器人控制器通过电缆进行通信，距离传感器传送数据到控制器，控制器对数据进行处理分析，然后输出信号到机器人控制器专用的外部急停端口，使工业机器人紧急停止运行。

如图2所示，检测部20均匀分布在工作部10的工装板上，测距方向以工作部10的末端执行器11中心朝外，以监测来自末端执行器11四周的意外碰撞。

将四个距离传感器即检测部的电缆分别连接到控制器上信号输入端口，控制器上信号输出端口通过电缆与机器人控制器外部急停端口连接。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本实用新型的范围内。

在上述实施例中，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。

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

Claims (9)

1.一种防碰撞机构，其特征在于，包括：

工作部(10)，所述工作部(10)可在预设范围内活动；

检测部(20)，所述检测部(20)与所述工作部(10)相连接，所述检测部(20)用于检测所述工作部(10)与外界物体的距离；

控制部(30)，所述控制部(30)与所述检测部(20)和所述工作部(10)电连接，当所述工作部(10)位于预设距离内，并且所述检测部(20)检测到所述工作部(10)与外界物体的距离逐渐变大时，所述工作部(10)正常工作，当所述检测部(20)检测到所述工作部(10)与外界物体的距离逐渐变小时，所述控制部(30)控制所述工作部(10)停止工作。

2.根据权利要求1所述的防碰撞机构，其特征在于，所述防碰撞机构还包括：

终端控制部(40)，所述终端控制部(40)与所述控制部(30)和所述工作部(10)电连接，所述终端控制部(40)控制所述工作部(10)的工作模式。

3.根据权利要求1所述的防碰撞机构，其特征在于，所述检测部(20)为多个，多个所述检测部(20)沿所述工作部(10)的周向均匀分布，多个所述检测部(20)用于检测所述工作部(10)的不同位置与外界物体的距离。

4.根据权利要求1所述的防碰撞机构，其特征在于，所述检测部(20)为激光测距传感器或红外测距传感器或超声波测距传感器。

5.根据权利要求1所述的防碰撞机构，其特征在于，所述预设距离的大小可通过所述控制部(30)进行调节。

6.根据权利要求1所述的防碰撞机构，其特征在于，所述控制部(30)包括显示模块(31)，所述显示模块(31)用于显示所述预设距离的数值。

7.根据权利要求1所述的防碰撞机构，其特征在于，所述控制部(30)包括：

自动控制模块，所述自动控制模块可用于自动调节所述预设距离，和/或

手动控制模块，所述手动控制模块可用于手动操作所述预设距离。

8.根据权利要求1所述的防碰撞机构，其特征在于，所述控制部(30)还包括：

急停模块，操作所述急停模块可使所述工作部(10)停止工作或重新工作。

9.一种机器人，包括防碰撞机构，其特征在于，所述防碰撞机构为权利要求1至8任一项所述的防碰撞机构。