CN220499196U - 机器人碰撞力检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人碰撞力检测装置，包括安装框架、碰撞力检测模块和角度调节模块，碰撞力检测模块通过角度调节模块安装在安装框架上并可进行上下移动；其中，碰撞力检测模块包括受力部、碰撞力感知组件、碰撞运动导向组件和碰撞运动缓冲组件；碰撞力感知组件包括安装板和碰撞力传感器；安装板设置在角度调节模块上，碰撞力传感器安装在安装板上；碰撞运动导向组件用于支撑受力部并在受力部接收碰撞力时对受力部提供运动导向；碰撞运动缓冲组件包括弹簧、第一固定件和第二固定件；第一固定件和第二固定件分别设置在弹簧的两端；第一固定件与受力部相连接，第二固定件与碰撞力传感器相连接。本实用新型具有结构简单、组装方便的优点。

Description

机器人碰撞力检测装置

技术领域

本实用新型涉及机器人安全检测领域，具体涉及一种机器人碰撞力检测装置。

背景技术

智能机器人市场规模大、增长速度快，随着人口老龄化的加剧以及机器人应用领域的扩展，智能机器人市场需求将呈现爆发式增长。与工业机器人不同，智能机器人工作于非结构化开放式场景，采用人机共融的工作模式，这也对机器人运动安全性和可靠性提出更高的要求。

功能安全是智能机器人安全体系中重要的组成部分，机器人避障功能和停止功能是确保机器人安全运行的基础。在避障功能和停止功能失效时机器人将与环境物体或人员发生碰撞，产生危害性后果，虽然GB/T 36530-2018《机器人与机器人装备个人助理机器人的安全要求》和GB/T 38260

-2019《服务机器人功能安全评估》等机器人安全测评相关标准均指出需对最大接触力进行控制，但现有碰撞力检测装置却难以对机器人碰撞过程的安全性进行有效评估；另外，现有碰撞力检测装置还存在结构较为复杂的不足。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种结构简单且组装方便的机器人碰撞力检测装置。

为了实现上述主要目的，本实用新型提供了一种机器人碰撞力检测装置，包括安装框架、碰撞力检测模块和角度调节模块，碰撞力检测模块通过角度调节模块安装在安装框架上并可进行上下移动，角度调节模块用于调节碰撞力检测模块的安装角度；其中，碰撞力检测模块包括：

受力部，用于接收机器人的碰撞力；

碰撞力感知组件，包括安装板和碰撞力传感器；安装板设置在角度调节模块上，碰撞力传感器安装在安装板上；

碰撞运动导向组件，用于支撑受力部并在受力部接收碰撞力时对受力部提供运动导向；

碰撞运动缓冲组件，包括弹簧、第一固定件和第二固定件；第一固定件和第二固定件分别设置在弹簧的两端；第一固定件与受力部相连接，第二固定件与碰撞力传感器相连接。

根据本实用新型的一种具体实施方式，第一固定件和第二固定件上均设有适配于弹簧的凹槽。

根据本实用新型的一种具体实施方式，碰撞力传感器上设置有受力盖，第二固定件与受力盖相连接。

根据本实用新型的一种具体实施方式，碰撞运动导向组件的数目为多组，多组碰撞运动导向组件分布在碰撞运动缓冲组件的外周。

根据本实用新型的一种具体实施方式，碰撞运动导向组件包括导向杆和限位件；导向杆的一端固定连接在受力部上，导向杆的另一端穿过安装板并与安装板滑动配合连接；限位件设置在导向杆的另一端，用于对受力部进行移动限位。

进一步地，碰撞运动导向组件还包括滑动座，导向杆通过滑动座与安装板滑动配合连接。

根据本实用新型的一种具体实施方式，角度调节模块包括固定支架和活动支架，固定支架安装在安装框架上，活动支架安装在固定支架上并可进行安装角度的调节；安装板设置在活动支架上。

根据本实用新型的一种具体实施方式，安装框架上设有竖向的导轨，固定支架设置在导轨上并可进行上下移动。

进一步地，固定支架包括相对设置的两个固定板以及用于保持两个固定板安装高度的辅助固定组件；辅助固定组件包括连接杆和两个锁定环，连接杆的两端分别向外穿出两个固定板，锁定环设置在连接杆的端部并压紧在固定板的相对外侧。

根据本实用新型的一种具体实施方式，活动支架通过连接轴可俯仰转动地连接在固定支架上；其中，固定支架上位于连接轴的周向外侧设有多个弧形槽及位于弧形槽内的锁定螺栓，通过锁紧锁定螺栓以将活动支架固定在设定俯仰角度位置。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型中采用模块化设计，碰撞力检测模块通过角度调节模块安装在安装框架上，可实现在一定角度范围内对机器人碰撞力进行检测；同时，角度调节模块可进行上下移动，能够适应一定高度范围内的机器人碰撞力检测，具有较强的适应性；本实用新型中的碰撞力检测模块通过碰撞运动缓冲组件和碰撞力感知组件对机器人碰撞力进行检测，在检测过程中形成缓冲效果，还可以有效避免对机器人产生较大的破坏；本实用新型中的机器人碰撞力检测装置具有结构简单、组装方便及成本低的优点。

为了更清楚地说明本实用新型的目的、技术方案和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本实用新型装置实施例1的结构图；

图2是碰撞力检测模块和角度调节模块的结构图；

图3是碰撞力检测模块的结构图；

图4是碰撞力感知组件和碰撞运动缓冲组件的结构图；

图5是角度调节模块的结构图。

具体实施方式

本实用新型实施例的机器人碰撞力检测装置如图1-2所示，包括安装框架10、碰撞力检测模块20和角度调节模块30，碰撞力检测模块20通过角度调节模块30安装在安装框架10上并可进行上下移动，角度调节模块30用于调节碰撞力检测模块20的安装角度；其中，安装框架10优选采用桁架式框架结构。

碰撞力检测模块20如图2-4所示，包括受力部21、碰撞力感知组件22、碰撞运动导向组件23和碰撞运动缓冲组件24；其中，受力部21优选采用板状结构(即受力板)，用于在碰撞检测过程中接收来自机器人的碰撞力；在其他实施例中，受力部21也可以根据需要设置为其他形状，这里不再展开。

碰撞力感知组件22用于获取受力部21所接收的碰撞力，其包括安装板221和碰撞力传感器222，安装板221设置在角度调节模块30上并能够随着角度调节模块30进行角度调节，碰撞力传感器222安装在安装板221上。

碰撞运动导向组件23用于支撑受力部21并在受力部21接收碰撞力时对受力部21提供运动导向；碰撞运动导向组件23的数目为多组，例如图为四组，四组碰撞运动导向组件23分布在碰撞运动缓冲组件24的外周，优选的，四组碰撞运动导向组件23以碰撞运动缓冲组件24为中心进行阵列分布。

请继续参阅图3，碰撞运动导向组件23包括导向杆231和限位件232；导向杆231的一端固定连接在受力部21上，例如通过固定座233连接在受力部21上；导向杆231的另一端穿过安装板221并与安装板221滑动配合连接，其中导向杆231优选通过设置在安装板221上的滑动座234与安装板221滑动配合连接，滑动座234例如为直线轴承；限位件232可拆卸地设置在导向杆231的另一端，用于通过导向杆231和安装板221对受力部21进行移动限位。

碰撞运动缓冲组件24包括弹簧241、第一固定件242和第二固定件243；第一固定件242和第二固定件243分别设置在弹簧241的两端；第一固定件242与受力部21相连接，第二固定件243与碰撞力传感器222相连接；较佳地，碰撞力传感器222上设置有受力盖223，第二固定件243与受力盖223相连接。在本实施例中，碰撞力传感器222、受力盖223、第二固定件243、弹簧241和第一固定件242之间优选为同轴。

进一步地，第一固定件242和第二固定件243上均设有适配于弹簧241的凹槽244，弹簧241的端部位于凹槽244内以实现对弹簧241进行限位固定。

进行碰撞测试时，受力部21接收来自机器人的碰撞力，在碰撞运动导向组件23的导向下，受力部21朝向靠近安装板221的方向移动并压缩弹簧241，通过将受力部21上所承受的碰撞力传递至碰撞力传感器222进行检测，以获得机器人的碰撞力大小。

角度调节模块30用于调节调节碰撞力检测模块20的安装角度，这里的安装角度具体是俯仰角度；如图5所示，角度调节模块30包括固定支架31和活动支架32，固定支架31安装在安装框架10上，活动支架32安装在固定支架31上并可进行安装角度的调节；安装板221设置在活动支架32上。其中，安装框架10上设有竖向的导轨11，固定支架31设置在导轨11上并可进行上下移动；在本实用新型的优选实施例中，固定支架31可采用锁紧螺栓锁定在导轨11上，以确定安装的高度位置。

在本实施例中，固定支架31包括相对设置的两个固定板311以及用于保持两个固定板311安装高度的辅助固定组件；辅助固定组件包括连接杆312和两个锁定环313，连接杆312的两端分别向外穿出两个固定板311，锁定环313设置在连接杆312的端部并压紧在固定板311的相对外侧；这样，两个锁定环313可分别将两个固定板311压紧在导轨11上，以便于固定板311的装配。

进一步地，活动支架32通过连接轴(图中未示出)可俯仰转动地连接在固定支架31上；请继续参阅图5，固定板311上设有用于连接轴穿过的安装孔314以及位于安装孔314周向外侧的多个弧形槽315；对应的，活动支架32上设有适配弧形槽315的穿孔321，通过穿过穿孔321及弧形槽315的锁定螺栓可将活动支架32固定在设定俯仰角度位置；在需要调整安装板221的俯仰角度时，放松锁定螺栓即可主动改变活动支架32及安装板221的角度，然后再次将锁定螺栓锁定便可完成角度调节。

虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人碰撞力检测装置，其特征在于，包括安装框架、碰撞力检测模块和角度调节模块，所述碰撞力检测模块通过所述角度调节模块安装在所述安装框架上并可进行上下移动，所述角度调节模块用于调节所述碰撞力检测模块的安装角度；其中，所述碰撞力检测模块包括：

受力部，用于接收机器人的碰撞力；

碰撞力感知组件，包括安装板和碰撞力传感器；所述安装板设置在所述角度调节模块上，所述碰撞力传感器安装在所述安装板上；

碰撞运动导向组件，用于支撑所述受力部并在所述受力部接收碰撞力时对所述受力部提供运动导向；

碰撞运动缓冲组件，包括弹簧、第一固定件和第二固定件；所述第一固定件和所述第二固定件分别设置在所述弹簧的两端；所述第一固定件与所述受力部相连接，所述第二固定件与所述碰撞力传感器相连接。

2.如权利要求1所述的机器人碰撞力检测装置，其特征在于：所述第一固定件和所述第二固定件上均设有适配于所述弹簧的凹槽。

3.如权利要求1所述的机器人碰撞力检测装置，其特征在于：所述碰撞力传感器上设置有受力盖，所述第二固定件与所述受力盖相连接。

4.如权利要求1所述的机器人碰撞力检测装置，其特征在于：所述碰撞运动导向组件的数目为多组，多组所述碰撞运动导向组件分布在所述碰撞运动缓冲组件的外周。

5.如权利要求1所述的机器人碰撞力检测装置，其特征在于：所述碰撞运动导向组件包括导向杆和限位件；所述导向杆的一端固定连接在所述受力部上，所述导向杆的另一端穿过所述安装板并与所述安装板滑动配合连接；所述限位件设置在所述导向杆的另一端，用于对所述受力部进行移动限位。

6.如权利要求5所述的机器人碰撞力检测装置，其特征在于：所述碰撞运动导向组件还包括滑动座，所述导向杆通过所述滑动座与所述安装板滑动配合连接。

7.如权利要求1所述的机器人碰撞力检测装置，其特征在于：所述角度调节模块包括固定支架和活动支架，所述固定支架安装在所述安装框架上，所述活动支架安装在所述固定支架上并可进行安装角度的调节；所述安装板设置在所述活动支架上。

8.如权利要求7所述的机器人碰撞力检测装置，其特征在于：所述安装框架上设有竖向的导轨，所述固定支架设置在所述导轨上并可进行上下移动。

9.如权利要求8所述的机器人碰撞力检测装置，其特征在于：所述固定支架包括相对设置的两个固定板以及用于保持两个所述固定板安装高度的辅助固定组件；所述辅助固定组件包括连接杆和两个锁定环，所述连接杆的两端分别向外穿出两个所述固定板，所述锁定环设置在所述连接杆的端部并压紧在所述固定板的相对外侧。

10.如权利要求7所述的机器人碰撞力检测装置，其特征在于：所述活动支架通过连接轴可俯仰转动地连接在所述固定支架上；其中，所述固定支架上位于所述连接轴的周向外侧设有多个弧形槽及位于所述弧形槽内的锁定螺栓，通过锁紧所述锁定螺栓以将所述活动支架固定在设定俯仰角度位置。