一种工业机械臂安全保护装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种工业机械臂安全保护装置，包括多个外皮装置和采样处理装置，多个外皮装置包覆在机械臂本体的外表面并与采样处理装置电连接；外皮装置包括基层、X方向导光栅格、Y方向导光栅格和弹性层，X方向导光栅格和Y方向导光栅格呈坐标形式分布在基层上，弹性层填充在X方向导光栅格和Y方向导光栅格之间。本发明专利技术提供的安全保护装置可以使工人与机器人之间的物理接触进行直接感知和迅速判断，不需要采集工业机器人关节电机的状态信息，结构简单，响应速度快；外皮装置整体保持柔软，既有利于外皮装置紧密贴合工业机械臂的外壳形状，又有利于在人机接触过程中避免对工人产生伤害。

A safety protection device for industrial robot arm

The invention discloses a safety protection device for an industrial manipulator, which comprises a plurality of skin devices and a sampling and processing device, a plurality of skin devices are coated on the outer surface of the manipulator body and electrically connected with a sampling and processing device, and the skin devices include a base, an X-directional guide grating lattice, a Y-directional guide grating lattice and an elastic layer, and an X-directional guide grating lattice. The Y-directional grating lattice and the X-directional grating lattice are distributed in coordinates on the base layer, and the elastic layer is filled between the X-directional grating lattice and the Y-directional grating lattice. The safety protection device provided by the invention can make the physical contact between the worker and the robot to be directly perceived and quickly judged, and does not need to collect the state information of the joint motor of the industrial robot, has simple structure and fast response speed; the whole skin device remains soft, which is beneficial for the skin device to close to the industrial mechanical arm. The shape of the shell is also beneficial to avoid injury to workers during the process of man-machine contact.

【技术实现步骤摘要】
一种工业机械臂安全保护装置
本专利技术涉及机器人
，特别是涉及一种工业机械臂安全保护装置。
技术介绍
人机协作型机械臂是指能够与人在生产线上共享工作区域的机器人。人机协作机器人的工作空间与工人的工作空间交叉，并且在人机协作机器人与工人之间有可能发生物理接触。它除了具有一般工业机器人的功能以外，还需具有识别人机接触的能力，并且在硬件和软件上具备保障人机接触安全的功能。专利文献CN105555490A公开了按照人机接触危害程度不同而划分的工作站布局，通过感知人与机器人在工作空间内的相对位置对可能出现的人机接触进行预判。专利文献DE102005027522B4公开了一种装置有电容性传感器的工业机械臂，通过电容传感器感知机械臂与障碍物之间的距离。两者虽在一定程度上能够起到感知人与机器人接触的作用，但是由于相对位置的设置以及传感器的布置位置局限性，均不能满足快速且有效的进行接触反馈甚至还有可能存在反馈盲点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种工业机械臂安全保护装置，以解决上述现有技术存在的问题，可使工人与机器人之间的物理接触进行直接感知和迅速判断，不需要采集工业机器人关节电机的状态信息，结构简单，响应速度快。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种工业机械臂安全保护装置，包括多个外皮装置和采样处理装置，多个所述外皮装置包覆在机械臂本体的外表面并与所述采样处理装置电连接；所述外皮装置包括基层、X方向导光栅格、Y方向导光栅格和弹性层，所述X方向导光栅格和Y方向导光栅格呈坐标形式分布在所述基层上，所述弹性层填充在所述X方向导光栅格和Y方向导光栅格之间。可选的，所述X方向导光栅格与Y方向导光栅格在长度方向呈90度交叉分布，在厚度方向上间隔一层所述弹性层。可选的，所述X方向导光栅格的出光端和入光端分别设置X方向光敏二极管和X方向发光二极管，所述X方向发光二极管发出的光线经过所述X方向导光栅格传递到所述X方向光敏二极管；所述Y方向导光栅格的出光端和入光端分别设置Y方向光敏二极管和Y方向发光二极管，所述Y方向发光二极管发出的光线经过所述Y方向导光栅格传递到所述Y方向光敏二极管。可选的，所述采样处理装置包括机械臂控制器、总线线缆、采集装置和处理装置，每个所述外皮装置均连接有一个所述采集装置，多个所述采集装置通过所述总线线缆连接形成数据链路并最终连接到所述处理装置，所述处理装置将信号反馈到所述机械臂控制器，所述机械臂控制器控制所述机械臂本体做出响应。可选的，所述采集装置包括X方向导线、X方向信号分选器、X方向采样信号线和采样控制器，所述X方向光敏二极管经过所述X方向导线与所述X方向信号分选器相连，所述X方向信号分选器在经由所述X方向采样信号线的控制下依次采集各个所述X方向光敏二极管的电压信号，并将信息传回所述采样控制器；所述采样装置还包括Y方向导线、Y方向信号分选器和Y方向采样信号线，所述Y方向光敏二极管经过所述Y方向导线与所述Y方向信号分选器相连，所述Y方向信号分选器在经由所述Y方向采样信号线的控制下依次采集各个所述Y方向光敏二极管的电压信号，并将信息传回所述采样控制器。可选的，所述采集装置包括X方向光源、Y方向光源和光强控制器，所述X方向发光二极管与Y方向发光二极管分别通过所述X方向光源和Y方向光源与所述光强控制器连接。可选的，所述采样控制器通过总线信号线与总线控制器连接，所述总线控制器通过所述总线线缆与其他所述采样装置相互连接后最终与所述处理装置连接。可选的，所述外皮装置外侧还设置有表层，所述表层由耐酸碱的柔性耐磨材料制成。可选的，所述基层由抗拉强度大、胶黏性能好的塑料薄膜制成；所述弹性层由具有弹性的不透明材料制成。可选的，所述X方向导光栅格和Y方向导光栅格均由透明的弹性材料制成条状栅格。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：(1)本专利技术提供的外皮装置可以工人与机器人之间的物理接触进行直接感知和迅速判断，不需要采集工业机器人关节电机的状态信息，结构简单，响应速度快；(2)外皮装置整体保持柔软，既有利于外皮装置紧密贴合工业机械臂的外壳形状，又有利于在人机接触过程中避免对工人产生伤害；(3)外皮装置的形状可以修改，可以为不同形式的工业机械臂提供接触保护功能，具有良好的适应性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术工业机械臂安全保护装置的整体机构示意图；图2为外皮装置的布置及连接关系示意图；其中，1机械臂本体；2外皮装置；3总线线缆；4采集装置；5处理装置；6机械臂控制器；201基层；202X方向光敏二极管；203X方向导光栅格；204X方向发光二极管；205Y方向发光二极管；206Y方向导光栅格；207Y方向光敏二极管；208弹性层；209表层；401X方向导线；402X方向信号分选器；403X方向采样信号线；404采样控制器；405Y方向导线；406Y方向信号分选器；407Y方向采样信号线；408X方向光源导线；409光强控制器；410Y方向光源导线；411总线信号线；412总线控制器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种工业机械臂安全保护装置，以解决上述现有技术存在的问题，可使工人与机器人之间的物理接触进行直接感知和迅速判断，不需要采集工业机器人关节电机的状态信息，结构简单，响应速度快。本专利技术提供的工业机械臂安全保护装置，包括多个外皮装置和采样处理装置，多个外皮装置包覆在机械臂本体的外表面并与采样处理装置电连接；外皮装置包括基层、X方向导光栅格、Y方向导光栅格和弹性层，X方向导光栅格和Y方向导光栅格呈坐标形式分布在基层上，弹性层填充在X方向导光栅格和Y方向导光栅格之间。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。请参考图1-2，其中，图1为本专利技术工业机械臂安全保护装置的整体机构示意图；图2为外皮装置的布置及连接关系示意图。本专利技术提供的一种采用多层结构的机械臂柔性安全外皮装置，如图1所示，包括机械臂本体1、外皮装置2、总线线缆3、采集装置4、处理装置5、机械臂控制器6。外皮装置2胶粘于机械臂本体1需要进行碰撞检测的区域内的外表面上。每一个采集装置4与一块外皮装2连接，用于向外皮装置2供电，以及检测外皮装置2上是否发生了碰撞，以及碰撞发生的位置。采集装置4通过总线线缆3与其他采集装置4相连接，形成数据链路并最终连接到处理装置5。处理装置5收集所有的碰撞信号，进行处理后向机械臂控制器6反馈，由控制器6控制机械臂本体1对碰撞情况进行响应。外皮装置2具有如图2所示的分层结构，包括基层201、X方向光敏二极管202、X方向导光栅格203、X方向发光二极管204、Y方向发光二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工业机械臂安全保护装置，其特征在于：包括多个外皮装置和采样处理装置，多个所述外皮装置包覆在机械臂本体的外表面并与所述采样处理装置电连接；所述外皮装置包括基层、X方向导光栅格、Y方向导光栅格和弹性层，所述X方向导光栅格和Y方向导光栅格呈坐标形式分布在所述基层上，所述弹性层填充在所述X方向导光栅格和Y方向导光栅格之间。

【技术特征摘要】
1.一种工业机械臂安全保护装置，其特征在于：包括多个外皮装置和采样处理装置，多个所述外皮装置包覆在机械臂本体的外表面并与所述采样处理装置电连接；所述外皮装置包括基层、X方向导光栅格、Y方向导光栅格和弹性层，所述X方向导光栅格和Y方向导光栅格呈坐标形式分布在所述基层上，所述弹性层填充在所述X方向导光栅格和Y方向导光栅格之间。2.根据权利要求1所述的工业机械臂安全保护装置，其特征在于：所述X方向导光栅格与Y方向导光栅格在长度方向呈90度交叉分布，在厚度方向上间隔一层所述弹性层。3.根据权利要求1所述的工业机械臂安全保护装置，其特征在于：所述X方向导光栅格的出光端和入光端分别设置X方向光敏二极管和X方向发光二极管，所述X方向发光二极管发出的光线经过所述X方向导光栅格传递到所述X方向光敏二极管；所述Y方向导光栅格的出光端和入光端分别设置Y方向光敏二极管和Y方向发光二极管，所述Y方向发光二极管发出的光线经过所述Y方向导光栅格传递到所述Y方向光敏二极管。4.根据权利要求3所述的工业机械臂安全保护装置，其特征在于：所述采样处理装置包括机械臂控制器、总线线缆、采集装置和处理装置，每个所述外皮装置均连接有一个所述采集装置，多个所述采集装置通过所述总线线缆连接形成数据链路并最终连接到所述处理装置，所述处理装置将信号反馈到所述机械臂控制器，所述机械臂控制器控制所述机械臂本体做出响应。5.根据权利要求4所述的工业机械臂安全保护装置，其特征在于：所述采集装置包括X方向导线、X方向信号分...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄思宇，孙翊，刘唯唯，董彦宏，于春明，薛佟，
申请(专利权)人：上海优尼斯工业服务有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31