一种具有超声波智能报警功能的机械臂装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于机械自动化领域，涉及一种具有超声波智能报警功能的机械臂装置。目的在于自动对进入机械臂工作区域的人或物进行预警同时制动机械臂，防止意外事故与碰撞发生。技术方案的要点是在机械臂关节设置超声波发射单元，在工作平台设置超声波接收单元，当障碍物阻碍超声波传递，则超声波接收单元失去信号，系统自动预警，发送信号给机械臂制动系统，停止机械臂工作。本方案通过设置多个不同频率的超声波发生器，增加了警戒区域，减少预警死角。

A mechanical arm device with ultrasonic intelligent alarm function

【技术实现步骤摘要】
一种具有超声波智能报警功能的机械臂装置
本技术涉及机械自动化领域，具体涉及一种用于工业加工装配的机械臂。
技术介绍
工业机械臂是拟人手臂、手腕和手功能的机械电子装置；它可把任一物件或工具按空间位姿（位置和姿态）的时变要求进行移动，从而完成某一工业生产的作业要求。如夹持焊钳或焊枪，对汽车或摩托车车体进行了点焊或弧焊；搬运压铸或冲压成型的零件或构件；进行激光切割；喷涂；装配机械零部件等等。机械臂在日常工作中，会在一定的工作区域内不停移动，若是人处于该工作区域范围内很容易受到伤害。另一方面，机械臂多用于工业中的精密加工与精密装配，若是有人或物品处于机械臂的工作区域内与机械臂发生碰撞，可能会给机械臂内的精密机构带来轻微位移，这样的位移极可能损害机械臂的精密加工功能，而机械臂的维修成本很高，没有预警装置的机械臂会增加企业的成本风险。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本技术目的是为机械臂增加智能报警功能，保证在机械臂的工作区域内有人或物靠近时，会自动发出警报同时停止机械臂的工作，预防可能的碰撞与伤害。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种具有超声波智能报警功能的机械臂装置，包括机械臂和工作平台，所述机械臂设置于工作平台上方，所述机械臂由多段臂体组合而成，其特征在于：所述机械臂的每个关节处设有一超声波发生器，所述超声波发生器为全向型发生器，各超声波发生器的频率互不相同。所述工作平台内预置有若干超声波接收器单元，若干所述超声波接收器单元均匀分布于工作平台上。每个超声波接收器单元由与机械臂关节相同数量的多个超声波接收器组成，一个超声波接收器单元中的各超声波接收器的接收频率互不相同，与机械臂不同关节处的超声波发生器的发生频率一对一相同。该装置还包括控制器，控制器设有多个检测信号采集接口和一个控制信号输出接口，所述检测信号采集接口的数量与若干超声波接收器单元所包括的超声波接收器总和数量相等，所述工作平台内的各超声波接收器的信号输出端分别与控制器的一个检测信号采集接口连接，控制器的控制信号输出接口与机械臂的制动系统的启动信号输入端相连。在正常工作状态下，各超声波发生器定为不同频率，分别时时发射超声波信号。所述工作平台中的超声波接收器能够不停的接收到各超声波发生器发射的超声波信号。每隔固定时间间隔，工作平台上的超声波接收器都能接收到一次特定频率的超声波信号。由于各超声波发生器皆为全向发生器，各频段超声波能完全覆盖工作平台区域。当有人或者物处于超声波发生器与工作平台之间时，会有部分频段的超声波被反射，平台中至少有一部分超声波接收器会失去对应频段的超声波信号。所以一旦超过固定时间间隔，工作平台上的至少一部分超声波接收器依然没有接收到特定频段的超声波信号，既为有障碍物处于感应区内。当出现频段信号缺失时，控制器会对外发出警报声，同时将信息传入机械臂制动系统，控制机械臂停止工作。如此既保证了机械臂在工作中的及时智能预警，防止发生碰撞与意外。同时缩短超声波发生器的工作间隔，即可提高整个预警系统的反应灵敏度。作为优选，所述超声波发生器的供电线路设置于机械臂外侧。作为优选，机械臂关节处所设超声波发生器，各超声波发生器所发射的超声波频率以1K赫兹梯度递升。作为优选，工作平台上一组超声波接收单元中各超声波接收器依各自对应的接收频率由高到低成线性排列。作为另一种选择，工作平台上的超声波接收单元在工作平台上由外向内，由密到疏分布。附图说明图1智能报警机械臂装置及感应工作区域示意图。图2工作平台俯视图。图3特定情况的预警示意图。图4特定情况的预警示意图。图5特定情况的预警示意图。具体实施方式为使本技术实现的技术手段与实用功效易于明白了解，下面以四轴机械臂为例进一步阐述本技术。参见图1，四轴机械臂A有四个活动关节。第一超声波发生器1安装于第一机械臂关节处；第二超声波发生器2安装于第二机械臂关节处；第三超声波发生器3安装于第三机械臂关节处；第四超声波发生器4安装于第四机械臂关节处。第一超声波发生器1、第二超声波发生器2、第三超声波发生器3、第四超声波发生器4皆是内置全向换能器的全向型超声波发生器，即可以成球型向全空间释放超声波。四轴机械臂A处于图1所示特定姿势。区域6为第一超声波发生器1与工作平台B对应的第一感应区域。区域7为第二超声波发生器2与工作平台B对应的第二感应区域。区域8为第三超声波发生器3与工作平台B对应的第三感应区域。区域9为第四超声波发生器4与工作平台B对应的第四感应区域。所谓感应区域即是当有障碍物或人存在于所示区域中时，工作平台B某一部分必有对应频段的超声波信号短缺。图2为工作平台B的俯视图，预设于工作平台上的一个超声波接收单元5由四个超声波接收器组成，四个超声波接收器能分别接收第一超声波发生器1、第二超声波发生器2、第三超声波发生器3、第四超声波发生器4所发射的超声波信号。平台上一共横向四列纵向五列平均分布有20个超声波接收单元。工作平台上的所有对应特定频段的超声波接收器都统一连接控制器上一个对应的检测信号采集接口。图3为障碍物刚开始进入感应区域边缘时的报警系统状态示意图。图中虚线区域为各超声波发生器对应的感应区。当障碍物E出现于图3所示所在区域时，图3所示区域F即为工作平台上的信号缺失区域。由于第四超声波信号发生器4所在频段的超声波信号有一部分被障碍物E遮挡发生反射，平台F区域的超声波接收器无法接收到第四超声波发生器4的信号。此时工作平台B通过对应的检测信号采集接口将缺失信号反馈给控制器。控制器接收到缺失信号后，发出预警。同时将信号传递给机械臂制动系统，机械臂停止运动。图4图5为障碍物E同时出现在8、9感应区时整个预警系统的状态示意图。当障碍物同时出现在8、9感应区时，各感应区分别在工作平台上对应一段信号缺失区域。图4就是障碍物处于该状态下，对应的感应区9的工作平台缺失区域，阴影区域G即为工作平台的信号缺失区域，这种状况下，信号缺失区域G缺失第三超声波发生器3所在频段信号。图5就是障碍物处于该状态下，对应的感应区8的工作平台缺失区域，阴影区域H即为工作平台的信号缺失区域，这种状况下，信号缺失区域H缺失第四超声波发生器4所在频段信号。正常工作状态，每隔0.1秒，工作平台上的超声波接收器都能接收到一次第一超声波发生器1的超声波信号。每隔0.1秒，工作平台上的超声波接收器都能接收到一次第二超声波发生器2的超声波信号。每隔0.1秒，工作平台上的超声波接收器都能接收到一次第三超声波发生器3的超声波信号。每隔0.1秒，工作平台上的超声波接收器都能接收到一次第四超声波发生器4的超声波信号。一旦超过0.1秒，工作平台上的至少一部分超声波接收器依然没有接收到特定频段的超声波信号，既为有障碍物处于相应感应区内。此时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有超声波智能报警功能的机械臂装置，包括机械臂和工作平台，所述机械臂设置于工作平台上，所述机械臂由多段臂体组合而成，其特征在于：所述机械臂的每个关节处设有一超声波发生器，所述超声波发生器为全向型发生器，各超声波发生器的频率互不相同；/n所述工作平台内预置有若干超声波接收器单元，若干所述超声波接收器单元均匀分布于工作平台上；每个超声波接收器单元由与机械臂关节相同数量的多个超声波接收器组成，一个超声波接收器单元中的各超声波接收器的接收频率互不相同，与机械臂不同关节处的超声波发生器的发生频率一对一相同；/n该装置还包括控制器，控制器设有多个检测信号采集接口和一个控制信号输出接口，所述检测信号采集接口的数量与若干超声波接收器单元所包括的超声波接收器总和数量相等，所述工作平台内的各超声波接收器的信号输出端分别与控制器的一个检测信号采集接口连接，控制器的控制信号输出接口与机械臂的制动系统的启动信号输入端相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有超声波智能报警功能的机械臂装置，包括机械臂和工作平台，所述机械臂设置于工作平台上，所述机械臂由多段臂体组合而成，其特征在于：所述机械臂的每个关节处设有一超声波发生器，所述超声波发生器为全向型发生器，各超声波发生器的频率互不相同；
所述工作平台内预置有若干超声波接收器单元，若干所述超声波接收器单元均匀分布于工作平台上；每个超声波接收器单元由与机械臂关节相同数量的多个超声波接收器组成，一个超声波接收器单元中的各超声波接收器的接收频率互不相同，与机械臂不同关节处的超声波发生器的发生频率一对一相同；
该装置还包括控制器，控制器设有多个检测信号采集接口和一个控制信号输出接口，所述检测信号采集接口的数量与若干超声波接收器单元所包括的超声波接收器总和数量相等，所述工作平台内...

【专利技术属性】
技术研发人员：周颢，黄庆九，
申请(专利权)人：台州九牛慧联机器人技术有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33