CN214538445U - 一种协作机器人安全碰撞自动化柔性检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种协作机器人安全碰撞自动化柔性检测系统，其特征在于，包括操作台、测控台、检测机器人、工控机及测力系统；测控台位于操作台的侧面，测控台上设有工控机；检测机器人、待测协作机器人及12个测力系统设于操作台上；检测机器人与待测协作机器人相对布置，检测机器人通过通讯线缆与工控机相连；12个测力系统分别通过通讯线缆与工控机相连，检测机器人的机械臂末端与相应的测力系统相结合。本实用新型提出的机器人自动切换检测装置的方式能够根据检测不同身体区域的需要自动更换测力系统，避免机械装夹定位等操作，采用机器人检测机器人的方式减少人的参与，提高检测效率和检测可靠性、安全性。

Description

一种协作机器人安全碰撞自动化柔性检测系统

技术领域

本实用新型涉及协作机器人技术领域，具体涉及协作机器人安全碰撞自动化柔性检测系统。

背景技术

近年来，消费电子市场快速发展，社会对协作机器人的需求逐渐提升，协作机器人应用也更加广泛。考虑到协作机器人与人直接接触协同工作，作业时与人产生机械碰撞，对操作人员造成潜在的安全威胁，因此对其安全性提出了更高的要求。为减小协作机器人对生命财产安全的威胁，协作机器人安全碰撞检测的重要性日益突出。现有的发明专利(申请号：201910484759.4)公开了一种协作机器人碰撞安全测试系统和测试方法，该测试系统主要由角度调节座、力觉系统、同步控制系统和测试仪等组成。测试前需要设定好人体模型的位置，测试完成后需要人为更换人体模型和调整模型位置。该发明每完成一次测量都需要工作人员重新调试，工作效率低。又如现有发明专利(申请号：202010005857.8)公开了一种检测协作机器人碰撞力和功率的精密测量模块，其由承力板弹性元件、转接板、力传感器和激光位移传感器等组成。该发明利用力传感器测量碰撞力，结合激光位移传感器测量功率。该发明虽然能够高精度的测量碰撞力和功率，但其柔性化、自动化程度低，缺乏对人体不同部位碰撞安全的检测能力。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种协作机器人安全碰撞自动化柔性检测系统，克服上述现有条件的不足，有效提高协作机器人安全碰撞检测效率和准确度。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供一种协作机器人安全碰撞自动化柔性检测系统，其特征在于，包括操作台、测控台、检测机器人、工控机及测力系统；

测控台位于操作台的侧面，测控台上设有工控机；

检测机器人、待测协作机器人及12个测力系统(用于模拟12个身体区域)设于操作台上；检测机器人与待测协作机器人相对布置，检测机器人通过通讯线缆与工控机相连；12个测力系统分别通过通讯线缆与工控机相连，检测机器人的机械臂末端与相应的测力系统相结合。

优选地，每个所述测力系统包括固定底盘、承接柱、导杆、弹簧、质量块、压力传感器、碰撞板及压力分布传感器；

固定底盘用于与所述检测机器人的机械臂末端相结合；质量块通过导杆支撑在固定底盘上，使得质量块可在外力作用下沿导杆移动；固定底盘上设有承接柱；弹簧的一端连接承接柱，另一端连接质量块的下表面；质量块的上表面与碰撞板的下表面之间设有压力传感器；碰撞板的上表面设有压力分布传感器；压力传感器及压力分布传感器通过所述通讯线缆与所述工控机相连。

优选地，所述固定底盘与所述检测机器人的机械臂末端之间通过卡扣结构连接。

本实用新型改善现有专利中协作机器人碰撞检测系统和方法的不足，并依据标准GB/T 36008-2018和ISO/TS 15066:2016，提出了一种协作机器人安全碰撞自动化柔性检测系统。与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和显著效果：

本实用新型提出的机器人自动切换检测装置的方式能够根据检测不同身体区域的需要自动更换测力系统，避免机械装夹定位等操作，采用机器人检测机器人的方式减少人的参与，提高检测效率和检测可靠性、安全性；本实用新型能够实现对人体所有部位和协作机器人对应部位的碰撞检测，同时检测机器人能够调整姿态实现对协作机器人所有部位碰撞检测，解决了传统检测装置的碰撞部位的局限性，同时该系统适用于不同规格的协作机器人，本实用新型具有柔性度高的特点。

附图说明

图1为本实用新型一种柔性化协作机器人碰撞安全检测系统结构示意图；

图2为本实用新型安装于测试机器人机械臂末端的检测装置。

图中：1-操作台，2-测控台，3-检测机器人，4-待测协作机器人，5-工控机，6-测力系统，7-通讯线缆，8-固定底盘，9-承接柱，10-导杆，11-弹簧，12-质量块，13-压力传感器，14-碰撞板，15-压力分布传感器。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1所示，本实用新型公开的一种柔性化协作机器人碰撞安全检测系统，包括操作台1、测控台2、检测机器人3、待测协作机器人4、工控机5、测力系统6、通讯线缆7。

测控台2安装在操作台1侧面，工控机5安装在测控台2上。检测机器人3安装在操作台1右半部分的中心位置。待测协作机器人4则安装在操作台1左半部分的中心位置。安装在操作台1的测力系统6一共有12个，测力系统6包括12个带有快换功能的检测装置，分别用于模拟12个不同的人体区域，每6个测力系统6为一组，两组测力系统分别安装在检测机器人3的前、后两侧，为每个测力系统6编制唯一的位置坐标。检测机器人3通过通讯线缆7与工控机5相连接，通讯线缆7用于传输测力系统6测得的压力信号。

如图2所示，检测装置包括固定底盘8、承接柱9、导杆10、弹簧11、质量块12、压力传感器13、碰撞板14及压力分布传感器15。压力传感器13固定于碰撞板14的下表面和质量块12之间，用于检测碰撞板14受到的撞击力。压力分布传感器15固定于碰撞板14的上表面，用于检测压强。压力传感器13和压力分布传感器15分别通过通讯线缆7与工控机5连接，压力传感器13和压力分布传感器15所测得的压力大小、压力分布等数据在运行于工控机5的分析软件中处理和分析。质量块12通过导杆10支撑在固定底盘8上，使得质量块12可以在外力作用下沿导杆10移动。固定底盘8上固定有承接柱9。弹簧11的一端连接承接柱9，另一端连接质量块12的下表面。

检测机器人3的机械臂末端与测力系统6的固定底盘8之间采用卡扣结构连接，可以根据模拟测试人体部位的不同，结合测力系统9的位置坐标自动更换不同的测力系统9。

利用上述柔性化协作机器人碰撞安全检测系统进行碰撞安全检测时，具体方法如下：

A、将检测机器人3、待测协作机器人4固定于操作台1上的相应位置。

B、依据人体不同部位的生物力学限制，制造12种具有不同有效弹性系数和有效质量的测力系统6，并将其安装在操作台1的相应位置，为每个测力系统6编制唯一的位置坐标。

C、在工控机5中输入12种测力系统6的位置坐标，依据测试流程和方法对检测机器人3编程。

D、程序调试无误后，检测机器人3依据测试流程结合测力系统6位置坐标自动连接需要的测力系统6，对待测协作机器人4进行碰撞安全测试。通过测力系统6中的压力传感器13和压力分布传感器15采集碰撞过程中的压力和压强信号，并通过通讯电缆7传输至工控机5。

E、工控机5中的分析软件接受数据并处理、分析，做出压力分布图及压力动态响应图，出具相应测力系统6的测试结果。

F、检测机器人3依据测试流程，循环执行D、E，直至所有的测试工作完成。

Claims (3)

1.一种协作机器人安全碰撞自动化柔性检测系统，其特征在于，包括操作台(1)、测控台(2)、检测机器人(3)、工控机(5)及测力系统(6)；

测控台(2)位于操作台(1)的侧面，测控台(2)上设有工控机(5)；检测机器人(3)、待测协作机器人(4)及分别用于模拟12个不同人体部位的12个测力系统(6)设于操作台(1)上；检测机器人(3)与待测协作机器人(4)相对布置，检测机器人(3)通过通讯线缆(7)与工控机(5)相连；12个测力系统(6)分别通过通讯线缆与工控机(5)相连，检测机器人(3)的机械臂末端与相应的测力系统(6)相结合。

2.如权利要求1所述的一种协作机器人安全碰撞自动化柔性检测系统，其特征在于，每个所述测力系统(6)包括固定底盘(8)、承接柱(9)、导杆(10)、弹簧(11)、质量块(12)、压力传感器(13)、碰撞板(14)及压力分布传感器(15)；

固定底盘(8)用于与所述检测机器人(3)的机械臂末端相结合；质量块(12)通过导杆(10)支撑在固定底盘(8)上，使得质量块(12)可在外力作用下沿导杆(10)移动；固定底盘(8)上设有承接柱(9)；弹簧(11)的一端连接承接柱(9)，另一端连接质量块(12)的下表面；质量块(12)的上表面与碰撞板(14)的下表面之间设有压力传感器(13)；碰撞板(14)的上表面设有压力分布传感器(15)；压力传感器(13)及压力分布传感器(15)通过所述通讯线缆与所述工控机(5)相连。

3.如权利要求2所述的一种协作机器人安全碰撞自动化柔性检测系统，其特征在于，所述固定底盘(8)与所述检测机器人(3)的机械臂末端之间通过卡扣结构连接。

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