机器人防撞装置、机器人及机器人防撞方法制造方法及图纸

一种机器人防撞装置，配置于一机器人上并与该机器人进行通信以协助该机器人的防撞工作，包含：一热感测单元，用于侦测一物件所产生的一热源；一存储器，连接该热感测单元；一传输单元，连接该存储器；及一控制单元，连接该热感测单元、该存储器与该传输单元，控制该热感测单元对该热源所产生的一热影像矩阵信号以储存于该存储器中，并对该热影像矩阵信号进行处理，以判断该物件是否为一人体，当判断该物件为该人体时，计算该人体与该机器人的一相对距离，经由该传输单元传送至该机器人，以协助该机器人进行防撞准备。

Robot anti-collision device, robot and robot anti-collision method

【技术实现步骤摘要】
机器人防撞装置、机器人及机器人防撞方法
本专利技术是关于一种机器人，特别关于一种机器人防撞装置、机器人及机器人防撞方法。
技术介绍
目前，机器人概略分为两类，一类是服务型机器人，另一类是工业机器人。无论是服务型机器人或工业机器人，两者的发展速度都非常快。其中，工业机器人另一种称呼为工业机器手臂。由于工业机器人担负了快速生产的重任，因此，目前大多数的工业机器手臂大多被隔离在坚固的安全围篱(safetyfences)内，因没有工作人员进入的顾虑，可让工业机器手臂可以高速运作，并且，许多机种也被期望拥有高乘载重量的功能。将工业机器手臂隔离起来，会让工厂浪费许多空间作为作业隔离区，同时也限制人类与机械协作的可能性。由于客制化产品制造的趋势，使得原来的标准化生产流程，必须时常动态地调整，这也使得生产流程必须能够弹性的调整，同步地，机器人的安全围篱的设计，让工厂的工作流程，无法顺应这种客制化的生产条件。也因此，国际标准组织发表了ISO/TS15066规范，针对ISO10218“工业机器人安全要求”，让协作机器人变得更为安全，也有助于提升产线运作效率。例如，ISO10218-2针对协作机器人的要求条文中，第5.11.3条要求：“在小于500mm净空的区域，有额外防护措施，以防止暴露于缠陷或夹伤的危害。”例如，ISO10218-1协作机器人要求条文中，第5.5条要求：”每一机器人均应具有保护性停止功能及独立的紧急停止功能，此等功能须具备与外部保护装置连线。”第5.5.3条要求：“机器人应具备1项以上保护性停止功能，且于设计上可连接外部保护装置。”第5.10.2条要求：“人员位于协同工作空间内时，机器人即停止。”第5.10.4条要求：“机器人维持既定的速率及分隔距离。”等等。由于此一工业机器手臂与人类协作的趋势已势不可挡，因此，许多针对工业机器人的防撞技术也日新月益。目前，主流的防撞技术，若要达到ISO10218-1、ISO10218-2的前述要求，大都必须搭配许多配件，例如，要达到ISO10218-2第5.11.3条的净空区域500mm的要求，目前仅能通过净空区的规划，因此，光栅技术成为目前净空区的首选技术方案。例如，要达到ISO10218-1第5.5条的保护性停止功能及紧急停止功能，目前的主流技术方案为通过机器人手臂上加上防护外壳，通过防护外壳的压力侦测器、接触侦测器、电容侦测器等，来实现碰撞时的保护性停止功能。然而，此一防碰撞技术，严格说来并非防碰撞，而是减低碰撞造成的伤害。真正的防碰撞技术方案，应该是避免产生碰撞，目前已经有一些具体的解决方案。例如，中国台湾专利第I564128号，其揭示了一种“防撞侦测装置、相应的控制方法及适用其的机械手臂”，其运用了投射电容式感测器具有一定空间感应的功能，来实现于机械手臂朝向预设移动路径时的主动防碰撞技术。此一技术，突破了以往机器人手臂于碰撞后减低碰撞伤害的技术缺点，而实现了主动防止碰撞的功能。然而，此一技术还是无法满足ISO10218-2第5.11.3条的净空区域500mm的要求，运用此技术，还是必须搭配光栅的解决方案。而投射电容式感测器无法实现超过500mm以上的空间感应，也使得此一技术无法应用于须满足ISO10218-2第5.11.3条的净空区域500mm的工作环境。中国台湾专利第I608894号，揭露了一种“智慧防撞安全系统及应用其的工具机”，其运用设置于远端的三维影像撷取单元，与三维模型资讯，计算加工头与其他物件的相对距离，当距离低于一预设警告距离时发出警告。然而，此种设于远端的影像撷取单元，有许多的死角，同样无法界定出ISO10218-2第5.11.3条的净空区域500mm，还是必须搭配光栅的技术方案。也无法实现ISO10218-1第5.5条的保护性停止功能及紧急停止功能，仅能实现危险情形的监控。中国专利第CN103192414A(公开)号，揭露了一种基于机器视觉的机器人防撞保护装置及方法，其运用拍摄装置拍摄场所的照片，并与预设照片比较，在不同区域不同时，以不同的警示方式产生警示，如警示灯、蜂鸣器、停止动作等。此一技术方案，类似中国台湾专利第I608894号，仅能达到远端的危险监控，同样无法满足ISO10218-2第5.11.3条的净空区域500mm要求与ISO10218-1第5.5条的保护性停止功能及紧急停止功能等要求。总括来说，目前尚未有完整的防撞技术解决方案，可同步满足以上的各种ISO10218-1、10218-2的防撞安全性要求。总括来说，要满足其要求必须实现三种功能，一个是能对人体进行辨识，另一个是能够主动侦测到与人体之间的相对距离，甚至是绝对距离，接着，通过非接触的方式，直接避免碰撞。因此，如何能提供一种能够同时达到人体辨识，并且能够实现与人体的相对距离的取得的技术方案，方能真正主动地实现机器人手臂的防撞目标。此外，服务型机器人也有同样的防碰撞要求，特别是，服务型机器人会随时在人体旁边，甚至，会直接接触人体。因此，机器人防撞技术需要进一步深化至主动防撞，其成为未来机器人产业发展的重要里程碑。
技术实现思路
为达上述目的，本专利技术提供一种机器人防撞装置、机器人与机器人防撞方法，运用热影像感测单元来感测物件的人体温度并判断是否为人，再进一步判断物件与机器人的相对距离，即可提供机器人此一防撞的基本讯息，让机器人具有视觉与判断的能力，即可实现机器人的主动与智慧防撞。本专利技术提供一种机器人防撞装置，配置于一机器人上并与该机器人进行通信以协助该机器人的防撞工作，包含：一热感测单元，用于侦测一物件所产生的一热源；一存储器，连接该热感测单元；一传输单元，连接该存储器；及一控制单元，连接该热感测单元、该存储器与该传输单元，控制该热感测单元对该热源所产生的一热影像矩阵信号以储存于该存储器中，并对该热影像矩阵信号进行处理，以判断该物件是否为一人体，当判断该物件为该人体时，计算该人体与该机器人的一相对距离，经由该传输单元传送至该机器人，以协助该机器人进行防撞准备。本专利技术还提供一种机器人，运用本专利技术的机器人防撞视觉装置，包含：一机器人处理器，经由一连接介面而连接至该传输单元与该控制单元，接收该控制单元所产生的该相对距离，借以进行防碰撞准备。本专利技术另提供一种机器人防撞方法，运用于一机器人上以协助该机器人的防撞工作，包含：撷取一热影像矩阵信号；建立一热源于该热影像矩阵信号中的一感知范围空间模型；判断该热影像矩阵的该热源是否落于一人体温度范围内；将落入该人体温度范围内的该热源，计算出一相对距离；当该相对距离达一警示距离时，产生一人体进入警示范围信号；及当该热源落入该人体温度范围内时，产生一人体进入信号。本专利技术又提供一种机器人防撞方法，运用于一机器人上以协助该机器人的防撞工作，包含：撷取一热影像矩阵信号；建立一热源于该热影像矩阵信号中的一感知范围空间模型；判断该热影像矩阵的该热源是否落于一人体温度范围内；将落入该人体温度范围内的该热源计算出于该热影像矩阵的一热影像占比；当该热影像占比达一警示占比时，产生一人体进入警示范围信号；及当该热源落入该人体温度范围内时，产生一人体进入信号。为让本专利技术的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数个较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下（本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人防撞装置，配置于一机器人上并与该机器人进行通信以协助该机器人的防撞工作，其特征在于，其包含：一热感测单元，用于侦测一物件所产生的一热源；一存储器，连接该热感测单元；一传输单元，连接该存储器；及一控制单元，连接该热感测单元、该存储器与该传输单元，控制该热感测单元对该热源所产生的一热影像矩阵信号以储存于该存储器中，并对该热影像矩阵信号进行处理，以判断该物件是否为一人体，当判断该物件为该人体时，计算该人体与该机器人的一相对距离，经由该传输单元传送至该机器人，以协助该机器人进行防撞准备。

【技术特征摘要】
1.一种机器人防撞装置，配置于一机器人上并与该机器人进行通信以协助该机器人的防撞工作，其特征在于，其包含：一热感测单元，用于侦测一物件所产生的一热源；一存储器，连接该热感测单元；一传输单元，连接该存储器；及一控制单元，连接该热感测单元、该存储器与该传输单元，控制该热感测单元对该热源所产生的一热影像矩阵信号以储存于该存储器中，并对该热影像矩阵信号进行处理，以判断该物件是否为一人体，当判断该物件为该人体时，计算该人体与该机器人的一相对距离，经由该传输单元传送至该机器人，以协助该机器人进行防撞准备。2.如权利要求1所述的机器人防撞装置，其特征在于，判断该物件是否为该人体，是将该热感测矩阵所感测的该热源所对应的该热影像矩阵信号建立一感知范围空间模型，并比对该存储器中预先储存的数个人体空间模型，当该感知范围空间模型符合该些人体空间模型其中之一时，判断该物件为该人体。3.如权利要求2所述的机器人防撞装置，其特征在于，其还包含：一速度参数取得单元，连接该控制单元产生一第三轴参数数据，使该控制单元借以经由连续计算产生的多个该感知范围空间模型与该第三轴参数数据混和计算出该相对距离。4.如权利要求3所述的机器人防撞装置，其特征在于，其还包含：一影像撷取单元，连接该控制单元，产生一影像数据，使该控制单元借以经由连续计算产生的多个该感知...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁贻德，张管青，吴强，林晓逸，
申请(专利权)人：风起科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71