CN211806132U - 机械臂电子皮肤、机械臂及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种机械臂电子皮肤，所述机械臂包括壳体，所述电子皮肤包括设置在所述壳体内侧的电路板、设置在所述电路板上的控制芯片和设置在所述壳体外侧的导电层，所述控制芯片与所述导电层构成用于感知所述机械臂与人体距离的接近觉传感单元；所述电子皮肤还包括多个用于固定所述电路板的导电连接件，所述导电连接件贯穿所述电路板和所述壳体，所述导电连接件的一端抵持在所述电路板上，另一端与所述导电层接触。本实用新型机械臂电子皮肤可使得电子皮肤的导电性能得到大幅提高，并且使得电路板的固定更加牢靠。此外，本实用新型还公开一种机械臂及机器人。

Description

机械臂电子皮肤、机械臂及机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，特别涉及一种机械臂电子皮肤、机械臂及机器人。

背景技术

随着科学技术的不断发展，基于电子皮肤的机器人防撞技术应运而生，通过在机械臂表面设置电子皮肤，可在检测到人体靠近时，触发机器人停止运行，实现非接触式的碰撞检测。

现有技术中，机械臂电子皮肤通常包括有支架结构、传感器和表面覆层等，其主要有两种结构方式：铜箔包裹式，在支撑结构外贴附一层铜箔，传感器板通过胶粘的方式设置在铜箔内部；覆层针脚式，在支撑结构外喷涂导电漆，传感器板与导电漆之间通过针脚连接。

然而，铜箔包裹式存在铜箔贴附困难、芯片电路板焊接困难等缺陷，而覆层针脚式存在导电不良、电路板固定不牢靠等缺陷。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提出一种机械臂电子皮肤，旨在解决现有的电子皮肤存在铜箔贴附困难、芯片电路板焊接困难、导电不良及电路板固定不牢靠的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种机械臂电子皮肤，所述机械臂电子皮肤包括设置在所述壳体内侧的电路板、设置在所述电路板上的控制芯片和设置在所述壳体外侧的导电层，所述控制芯片与所述导电层构成用于感知所述机械臂与人体距离的接近觉传感单元；所述电子皮肤还包括多个用于固定所述电路板的导电连接件，所述导电连接件贯穿所述电路板和所述壳体，所述导电连接件的一端抵持在所述电路板上，另一端与所述导电层接触。

优选地，所述电路板上设置有多个安装孔，所述壳体内侧对应所述安装孔设置有多个中空柱，所述导电连接件穿设在所述安装孔和所述中空柱内。

优选地，所述导电连接件为金属螺钉，所述中空柱内设置有可与所述金属螺钉配合的螺纹段。

优选地，所述金属螺钉为铜螺钉或铝螺钉。

优选地，所述导电层为涂覆在所述壳体外侧的导电漆。

优选地，所述导电漆外层涂覆有防护漆。

优选地，所述壳体为内部中空的圆柱体结构，所述壳体包括可拆卸连接的左壳体和右壳体，所述左壳体和右壳体上分别设置有所述电路板。

优选地，所述左壳体或右壳体上设置有限位块，所述右壳体或左壳体上对应设置有限位槽。

本实用新型进一步提出一种机械臂，所述机械臂包括前述记载的机械臂电子皮肤，所述机械臂电子皮肤包括设置在所述壳体内侧的电路板、设置在所述电路板上的控制芯片和设置在所述壳体外侧的导电层，所述控制芯片与所述导电层构成用于感知所述机械臂与人体距离的接近觉传感单元；所述电子皮肤还包括多个用于固定所述电路板的导电连接件，所述导电连接件贯穿所述电路板和所述壳体，所述导电连接件的一端抵持在所述电路板上，另一端与所述导电层接触。

本实用新型还提出一种机器人，所述机器人包括前述记载的机械臂，所述机械臂包括前述记载的机械臂电子皮肤，所述机械臂电子皮肤包括设置在所述壳体内侧的电路板、设置在所述电路板上的控制芯片和设置在所述壳体外侧的导电层，所述控制芯片与所述导电层构成用于感知所述机械臂与人体距离的接近觉传感单元；所述电子皮肤还包括多个用于固定所述电路板的导电连接件，所述导电连接件贯穿所述电路板和所述壳体，所述导电连接件的一端抵持在所述电路板上，另一端与所述导电层接触。

本实用新型实施例的有益效果在于：本实施例所涉及的导电连接件可贯穿电路板和壳体，导电连接件的一端是抵持在电路板上的，以此将电路板固定在壳体内侧。此外，导电连接件的另一端是与壳体外侧的导电层接触的，如此，则可通过导电连接件将导电层与电路板电连接，进而将导电层与控制芯片电连接，从而可利用导电层与控制芯片所构成的接近觉传感单元，感知机械臂与人体距离，以此判断是否有人靠近。本实用新型机械臂电子皮肤可使得电子皮肤的导电性能得到大幅提高，并且使得电路板的固定更加牢靠。此外，本实用新型还公开一种机械臂及机器人。

附图说明

图1为本实用新型机械臂电子皮肤一实施例的结构示意图；

图2为图1所示的机械臂电子皮肤的正投影视图；

图3为本实用新型机械臂电子皮肤的电路板的结构示意图；

图4为本实用新型机械臂电子皮肤的电路板与壳体的爆炸结构示意图；

图5为图4中A处的局部放大示意图；

图6为本实用新型机械臂电子皮肤的左壳体与右壳体的爆炸结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提出一种机械臂电子皮肤，在一实施方式中，参见图1至图3，该机械臂电子皮肤包括设置在壳体10内侧的电路板20、设置在电路板20上的控制芯片30和设置在壳体10外侧的导电层40，控制芯片30与导电层40构成用于感知所述机械臂与人体距离的接近觉传感单元；电子皮肤还包括多个用于固定电路板20的导电连接件50，导电连接件50贯穿电路板20和壳体10，导电连接件50的一端抵持在电路板20上，另一端与导电层40接触。

本实施例所涉及的接近觉传感单元的感知原理为：导电层40形成的边缘电场作为激励电极，人体作为接收电极，将激励电极接至控制芯片30，该控制芯片30具体为电容采集芯片，接收电极接地完成信号的采集。利用边缘电场效应，当人体接近激励电极时，电极上方的有效介电常数发生变化，人体、激励电极与大地之间的容性发生变化，从而引起平面式电容传感器电容的变化，依据电容的变化量，便可感知是否有人体靠近，利用非接触式的接近觉感知，在人体靠近机械臂时，控制机械臂停止运行，避免机械臂与人体发生碰撞，对人体的安全造成威胁。简单的说，采用的是自电容检测原理，实现非接触式的防碰撞检测。具体的应用场景为，当人手靠近电子皮肤一定距离时，接近觉传感单元便能够检测到相应的信号，机械臂会根据该信号停止运行；当人手与电子皮肤之间的距离为安全距离时，接近觉传感单元不会产生任何信号，机械臂正常运行。

本实施例所涉及的导电连接件50贯穿电路板20和外壳，以将电路板20固定在壳体10内侧，导电连接件50可以采用卡接或螺钉连接等可拆卸连接方式，导电连接件50的一端是抵持在电路板20上的，如此，通过多个导电连接件50，可保证电路板20的稳定连接，使得电路板20的固定更加牢靠。此外，导电连接件50的另一端是与导电层40接触的，以使得电路板20与导电层40电性连接，进而使得控制芯片30与导电层40电性连接。导电层40相当于一个感应器，当人手靠近一定距离后，该导电层40就可以检测到相应的信号，该信号有控制芯片30进行数据处理，以得到相应的控制指令，比如，控制机械臂停止运行。由于本实施例所提出的电路板20是通过多个导电连接件50固定在壳体10内侧的，相较于覆层针脚式的电子皮肤结构，其稳定性更强，固定更加牢靠，因此，导电连接件50与导电层40之间的接触也更加稳定，不会存在导电不良的现象。

在上述实施例中，参见图3至图5，本实用新型所提出的电路板20上设置有多个安装孔60，壳体10内侧对应安装孔60设置有多个中空柱70，导电连接件50穿设在安装孔60和中空柱70内。本实施例中，在电路板20上设置有多个安装孔60，优选四个，其仅为示意性的，而非限制性的，本领域技术人员可根据实际情况进行设置。四个安装孔60分别设置在电路板20的四个角落边沿位置处，在壳体10内侧上对应设置有四个中空柱70，四个中空柱70就有两个相对的开口端，以供导电连接件50穿过并与导电层40接触，从而导通导电层40与控制芯片30之间的电连接，构成用于感知机械臂与人体距离的接近觉传感单元。需要说明的是，导电连接件50与中空柱70之间的配合可以为螺纹配合，也可以为过盈配合，只要能够将电路板20固定至壳体10内侧并与壳体10外侧的导电层40接触即可，包括但不限于此。

在一较佳实施例中，导电连接件50为金属螺钉，中空柱70内设置有可与金属螺钉配合的螺纹段。本实施例中，若导电连接件50为金属螺钉，则可通过螺纹配合的方式将电路板20固定至壳体10内侧。作为优选地，金属螺钉为铜螺钉、铝螺钉及银螺钉等，包括但不限于此，本领域技术人员可根据实际情况进行选择。可以理解的是，铜螺钉具有较优的导电性能，且价格适中，是日常生活中最为常用的导电件，因此，在本实用新型一具体实施例中，选择铜螺钉作为本实施例所提出的导电连接件50使用。

在另一较佳实施例中，本实用新型所提出的导电层40为涂覆在壳体10外侧的导电漆。本实施例中，通过喷涂在壳体10外侧的导电漆替代现有的铜层，导电漆的喷涂较为容易，相较于铜层的贴附，更加方便。

在上述另一较佳实施例中，本实用新型所提出的导电漆外层涂覆有防护漆。本实施例中，考虑到机械臂电子皮肤在实际使用时，会刮花导电漆，从而对其造成一定程度的损伤，严重地将导致电子皮肤失效，无法对靠近的人体进行感知。基于此，本实施例在导电漆的外层涂覆一层防护漆，以避免刮花导电漆，影响电子皮肤的使用。

在又一较佳实施例中，参见图6，壳体10为内部中空的圆柱体结构，壳体10包括可拆卸连接的左壳体11和右壳体12，左壳体11和右壳体12上分别设置有电路板20。本实施例中，两个电路板20上分别设置有控制芯片30，通过两个控制芯片30分别检测左右两部分区域的信号，以此对机械臂左右两侧区域内的人体进行感知，当感知到人体靠近机械臂一定距离后，控制机械臂停止运行。

在上述又一较佳实施例中，本实用新型所提出的左壳体11或右壳体12上设置有限位块80，右壳体12或左壳体11上对应设置有限位槽90。本实施例中，通过限位块80和限位槽90的配合，可使得左壳体11与右壳体12能够较为容易的装配，不需要耗费过多的时间去对准左壳体11和右壳体12，从而方便左壳体11和右壳体12的拆装。可以理解的是，为固定左壳体11和右壳体12，在左壳体11和右壳体12上对应设置有固定孔，通过本实施例所提出的限位块80和限位槽90，可方便左壳体11和右壳体12上的固定孔的对准，再通过螺钉贯穿左壳体11和右壳体12上的固定孔，从而实现左壳体11和右壳体12的固定。

本实用新型进一步提出的一种机械臂包括前述记载的电子皮肤，该电子皮肤的具体结构参照上述实施例，由于本机械臂采用了上述所有实施例的所有技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的全部技术效果，在此不再一一赘述。

本实用新型还提出一种机器人，该机器人包括前述记载的机械臂，机械臂包括前述记载的电子皮肤，该电子皮肤的具体结构参照上述实施例，由于本机器人采用了上述所有实施例的所有技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的全部技术效果，在此不再一一赘述。

以上所述的仅为本实用新型的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本实用新型保护的范围，凡是在与本实用新型一个整体的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型保护的范围内。

Claims (10)

1.一种机械臂电子皮肤，所述机械臂包括壳体，其特征在于，所述电子皮肤包括设置在所述壳体内侧的电路板、设置在所述电路板上的控制芯片和设置在所述壳体外侧的导电层，所述控制芯片与所述导电层构成用于感知所述机械臂与人体距离的接近觉传感单元；所述电子皮肤还包括多个用于固定所述电路板的导电连接件，所述导电连接件贯穿所述电路板和所述壳体，所述导电连接件的一端抵持在所述电路板上，另一端与所述导电层接触。

2.根据权利要求1所述的机械臂电子皮肤，其特征在于，所述电路板上设置有多个安装孔，所述壳体内侧对应所述安装孔设置有多个中空柱，所述导电连接件穿设在所述安装孔和所述中空柱内。

3.根据权利要求2所述的机械臂电子皮肤，其特征在于，所述导电连接件为金属螺钉，所述中空柱内设置有可与所述金属螺钉配合的螺纹段。

4.根据权利要求3所述的机械臂电子皮肤，其特征在于，所述金属螺钉为铜螺钉或铝螺钉。

5.根据权利要求2所述的机械臂电子皮肤，其特征在于，所述导电层为涂覆在所述壳体外侧的导电漆。

6.根据权利要求5所述的机械臂电子皮肤，其特征在于，所述导电漆外层涂覆有防护漆。

7.根据权利要求1所述的机械臂电子皮肤，其特征在于，所述壳体为内部中空的圆柱体结构，所述壳体包括可拆卸连接的左壳体和右壳体，所述左壳体和右壳体上分别设置有所述电路板。

8.根据权利要求7所述的机械臂电子皮肤，其特征在于，所述左壳体或右壳体上设置有限位块，所述右壳体或左壳体上对应设置有限位槽。

9.一种机械臂，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的电子皮肤。

10.一种机器人，其特征在于，包括权利要求9所述的机械臂。

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