一种制样机器人碰撞检测方法、系统及制样系统技术方案

本发明专利技术公开了一种制样机器人碰撞检测方法，包括：S01、在制样机器人中执行俯仰动作的关节轴进行俯仰动作的过程中，实时检测此关节轴对应驱动电机的扭矩；S02、当扭矩值大于预设标准值时，判断制样机器人上容器与制样系统发生碰撞。本发明专利技术还公开了一种与上述碰撞检测方法相对应的制样机器人碰撞检测系统。本发明专利技术还公开了一种制样系统，包括进瓶单元、入料单元、制样单元、制粉旋盖单元、制样机器人和如上所述的检测系统，进瓶单元、入料单元、制样单元和制粉旋盖单元安装于制样机器人的周侧，其中扭矩检测件安装于对应关节轴的驱动电机上，控制单元与制样机器人相连。本发明专利技术的检测方法、检测系统及制样系统均具有碰撞检测精准可靠等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种制样机器人碰撞检测方法、系统及制样系统
本专利技术主要涉及样品制备
，特指一种制样机器人碰撞检测方法、系统及制样系统。
技术介绍
在电厂、钢厂、水泥厂等煤炭样品制备领域，自动制样系统已逐步取代之前人工制样，从而实现制样过程无人工干预，而将机器人引入自动制样系统，更加推进了制样系统的透明化、智能化与制样效率的提升。如图1所示，制样机器人1为目前常用的六轴工业机器人的结构，包括整体回转机构101、整体俯仰机构102、中间臂俯仰机构103、中间臂回转机构104、手部工具俯仰机构105和手部工具回转机构106六个机构（或叫关节轴），以及在手部工具回转机构106的末端安装有手部工具107（如夹爪），实现对大瓶、小瓶、圆桶、方桶、转运容器等五种容器的抓取、转运、倒料、放置等操作，其中煤样装在容器内，随着机器人的运行实现煤样上下环节的流转。其中六个机构对应的驱动电机均为伺服电机，通过集中控制实现机器人的姿态调整（具体结构以及姿态调整方法均为现有技术，在此不再赘述）。在制样系统中，机器人进行各流程的煤样搬运过程中，转运容器被手部工具107夹持，机器人正常严格按照预设指令进行轨迹运动，但是在运转时加减速度太大或者容器清洗环节（如清洗毛刷的作用力使容器错位），均有可能使得容器与手部工具107发生一定的偏移，即容器相对于机器人TCP点发生一定的偏移，当机器人夹持容器进行放置操作或者倒料操作时，容器很有可能与制样系统发生激烈碰撞导致机械受损。为了解决上述技术问题，目前通过在手部工具107上安装检测传感器的方式来检测是否存在碰撞，但是此种方案存在以下缺点：1、无法全方位检测手部工具107前方的物体；2、由于正常运行时手部工具107与制样系统之间的间距就已经很小，此时传感器极易造成误感应；3、增加传感器成本。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种精准可靠的制样机器人碰撞检测方法，并相应提供一种结构简单的制样机器人碰撞检测系统及制样系统。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种制样机器人碰撞检测方法，包括以下步骤：S01、制样机器人中执行俯仰动作的关节轴在进行俯仰动作的过程中，实时检测此关节轴对应驱动电机的扭矩；S02、当所述扭矩值大于预设标准值时，判断制样机器人的手部工具上容器与制样系统发生碰撞。作为上述技术方案的进一步改进：在步骤S02中，所述预设标准值为k*max（TA、TB）；其中TA、TB为正常情况下此关节轴的驱动电机在俯仰动作的起点与终点所对应的扭矩值；K为系数，取值范围为1.0～2.0。在步骤S01中，所述制样机器人的关节轴在进行俯仰动作对应的制样流程为抓取容器或放置容器或倒料环节或清洗环节中的一个或多个。在步骤S02中，当判断制样机器人的手部工具上容器与制样系统发生碰撞，停止所述制样机器人的运行。本专利技术还公开了一种制样机器人碰撞检测系统，包括扭矩检测件，用于在制样机器人中执行俯仰动作的关节轴进行俯仰动作的过程中，实时检测此关节轴对应驱动电机的扭矩；和控制单元，用于当所述扭矩值大于预设标准值时，判断制样机器人的手部工具上容器与制样系统发生碰撞。作为上述技术方案的进一步改进：还包括报警单元，所述控制单元与所述报警单元相连，用于在判断制样机器人的手部工具上容器与制样系统发生碰撞时发送报警信号至报警单元进行报警。本专利技术进一步公开了一种制样系统，包括进瓶单元、入料单元、制样单元、制粉旋盖单元和制样机器人，所述进瓶单元、入料单元、制样单元和制粉旋盖单元安装于所述制样机器人的周侧以形成封闭区域，还包括如上所述的制样机器人碰撞检测系统，其中所述扭矩检测件安装于制样机器人中执行俯仰动作的关节轴的驱动电机上，所述控制单元与所述制样机器人相连。作为上述技术方案的进一步改进：所述制样机器人为六轴工业机器人，执行俯仰动作的关节轴为中间臂俯仰机构。所述制样单元包括初级制样单元和次级制样单元，所述进瓶单元与所述制粉旋盖单元之间设置有安全围挡；所述进瓶单元、入料单元、初级制样单元、次级制样单元、制粉旋盖单元和安全围挡依次对接以形成封闭区域。所述封闭区域为呈长方形或圆形。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的制样机器人碰撞检测方法，在对制样机器人全流程的分析过程中，选取制样机器人发生碰撞的过程（即俯仰动作，容器易发生碰撞），检测在此过程中执行俯仰动作的关节轴的扭矩实时值，通过对实时扭矩值的监控判断，从而实现碰撞的精准可靠检测；上述技术方案，对机器人的运动路径以及关键检测量均进行限定，不仅仅保证检测的精准可靠性，同时也能够节省程序资源消耗，避免对其它运动路径的影响或造成误判。本专利技术的制样机器人碰撞检测系统及制样系统，不仅具有如上方法所述的优点，而且结构简单、布局合理。附图说明图1为制样机器人的结构示意图。图2为本专利技术的方法流程图。图3为制样机器人在俯仰动作的过程示意图。图4为本专利技术的制样系统的布局图。图中标号表示：1、制样机器人；101、整体回转机构；102、整体俯仰机构；103、中间臂俯仰机构；104、中间臂回转机构；105、手部工具俯仰机构；106、手部工具回转机构；107、手部工具；2、进瓶单元；3、入料单元；4、制样单元；401、初级制样单元；402、次级制样单元；5、制粉旋盖单元；6、安全围挡；7、控制单元；8、扭矩检测件。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步描述。如图2所示，本实施例的制样机器人碰撞检测方法，包括以下步骤：S01、制样机器人1中执行俯仰动作的关节轴进行俯仰动作的过程中，实时检测此关节轴对应驱动电机的扭矩；S02、当扭矩值大于预设标准值时，判断制样机器人1的手部工具107上容器与制样系统发生碰撞。本专利技术的制样机器人碰撞检测方法，在对制样机器人1全流程的分析过程中，选取制样机器人1发生碰撞的过程（即俯仰动作，容器易发生碰撞），检测在此过程中的中执行此俯仰动作的关节轴的的驱动电机的实时扭矩值，通过对实时扭矩值的监控判断，从而实现碰撞检测的精准可靠性；上述技术方案，对机器人的运动路径以及关键检测量均进行限定，不仅仅保证检测的精准可靠性，同时也能够节省程序资源消耗，避免对其它运动路径的影响或造成误判。在本实施例中，由于是中间臂俯仰机构103执行上述俯仰动作，因此，下述方案将中间臂俯仰机构103作为对象进行检测，当然，在其它实施例中，也可能是整体俯仰机构102等其它关节轴。本实施例中，在步骤S02中，预设标准值为k*max（TA、TB）；其中TA、TB为正常情况下中间臂俯仰机构103的驱动电机在俯仰动作的起点与终点所对应的扭矩值；K为系数，取值范围为1.0～2.0。由于此驱动电机在起点或终点时存在起动力矩，或者取瓶等因素影响，在整个俯仰过程中，起点或终本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制样机器人碰撞检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS01、制样机器人（1）中执行俯仰动作的关节轴在进行俯仰动作的过程中，实时检测此关节轴对应驱动电机的扭矩；/nS02、当所述扭矩值大于预设标准值时，判断制样机器人（1）的手部工具（107）上容器与制样系统发生碰撞。/n

【技术特征摘要】
1.一种制样机器人碰撞检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01、制样机器人（1）中执行俯仰动作的关节轴在进行俯仰动作的过程中，实时检测此关节轴对应驱动电机的扭矩；
S02、当所述扭矩值大于预设标准值时，判断制样机器人（1）的手部工具（107）上容器与制样系统发生碰撞。


2.根据权利要求1所述的制样机器人碰撞检测方法，其特征在于，在步骤S02中，所述预设标准值为k*max（TA、TB）；其中TA、TB为正常情况下此关节轴的驱动电机在俯仰动作的起点与终点所对应的扭矩值；K为系数，取值范围为1.0～2.0。


3.根据权利要求1所述的制样机器人碰撞检测方法，其特征在于，在步骤S01中，所述制样机器人（1）在进行俯仰动作对应的制样流程为抓取容器或放置容器或倒料环节或清洗环节中的一个或多个。


4.根据权利要求1或2或3所述的制样机器人碰撞检测方法，其特征在于，在步骤S02中，当判断制样机器人（1）的手部工具（107）上容器与制样系统发生碰撞，停止所述制样机器人（1）的运行。


5.一种制样机器人碰撞检测系统，其特征在于，包括
扭矩检测件（8），用于在制样机器人（1）中执行俯仰动作的关节轴进行俯仰动作的过程中，实时检测此关节轴对应驱动电机的扭矩；和
控制单元（7），用于当所述扭矩值大于预设标准值时，判断制样机器人（1）的手部工具（107）上容器与制样系统发生碰撞。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：任率，谭为，
申请(专利权)人：湖南三德科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43