[發明專利]用于柔索并聯機器人的圓軌道式安全監控裝置及監控方法

有效

• 申請號: 201410488962.6
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN104385303A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 訾斌;韓雪;曾億山;錢森
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B25J19/06
• 分類號: B25J19/06;B25J19/02;B25J9/00
• 代理公司: 合肥金安專利事務所 34114
• 代理人: 徐偉

技術領域

本發明涉及機器人監測技術領域，具體涉及一種用于柔索并聯機器人的圓軌道式安全監控裝置及監控方法。

背景技術

混合驅動的柔索并聯機器人兼容了混合驅動機構高速、高承載力和柔性可調的特點，同時也具有柔索并聯機器人結構簡單、模塊化程度高、運動速度快以及價格低廉等特點，因此，混合驅動柔索并聯機器人不僅能夠高精度、高效率、大負載地運轉，而且具有較大的柔性輸出，能迅速地改變輸出運動規律。例如中國專利申請201310166792.5就公開了一種三自由度混合驅動纏繞式柔索并聯機器人，不僅能夠實現柔索并聯機器人大負載運轉、高性能運動輸出，而且具備運動速度可調的特點，同時可應用于大范圍的工作空間。

由于上述機器人的運行軌道自由且移動速度快，導致在混合驅動柔索并聯機器人運行過程中，格外需要保證作業安全。然而，傳統的辦法一般僅僅是在工作區域中設置安全標識，如“該區域內嚴禁站人”、“作業半徑內注意安全”等。但這種標語式的警示方式無法實時自動的提供安全警告，仍然需要在場的工作人員保持高度的警惕性，但由于操作現場情況的復雜性，這種安全標語經常被忽略。現有的技術中可以通過一定的檢測裝置來判斷作業區域內有沒有人或物，但無法根據機器的實時運行進行實時的報警操作或主動的干預，依舊存在安全隱患。

發明內容

本發明的主要目的是針對現有混合驅動柔索并聯機器人安全監測技術的不足，提供一種用于柔索并聯機器人的圓軌道式安全監控裝置及監控方法，以便實現自動實時的報警方式，提高柔索并聯機器人作業的安全性。具體如下：

用于柔索并聯機器人的圓軌道式安全監控裝置，包括圓軌道4、可移動式探頭單元6、重物慣性傳感單元7、匯聚單元8、報警單元9及工控機11；

所述圓軌道4為安置在地面上的圓形軌道；圓軌道4的直徑大于所需監測的混合驅動柔索并聯機器人的設備安裝直徑；圓軌道4由八段等長的弧形軌道構成，八段弧形軌道依次稱為第一弧形軌道41、第二弧形軌道42、第三弧形軌道43、第四弧形軌道44、第五弧形軌道45、第六弧形軌道46、第七弧形軌道47和第八弧形軌道48；

在每一段弧形軌道的內壁上均設有一個可移動式探頭單元6；每個可移動式探頭單元6在所屬的弧形軌道范圍內勻速、往復運動；所述可移動式探頭單元6的探測端指向圓軌道4的圓心；可移動式探頭單元6負責監測其所在弧形軌道所對應的扇形區域內是否存在物體，并將檢測的結果通過無線通訊的方式反饋至匯聚單元8；即通過上述八個可移動式探頭單元將圓軌道4所覆蓋的區域完全覆蓋監控；所述可移動式探頭單元6反饋的檢測結果包括：是否檢測到物體的信息，以及所監測到的物體與探頭之間的相對距離值。?

重物慣性傳感單元7安裝在柔索并聯機器人所起吊的重物上；重物慣性傳感單元7負責將被起吊的重物的坐標信息通過無線通訊的方式反饋至匯聚單元8；?

匯聚單元8經工控機11與報警單元9有線連接在一起；

匯聚單元8負責將上述8個可移動式探頭單元6各自反饋的數據及重物慣性傳感單元7反饋的數據傳遞至工控機11；工控機11對接收到的數據進行綜合對比，并驅動報警單元9做出相應的反應。

進一步說，工控機11依據8個可移動式探頭單元6分別監測到的物體與探頭之間的相對距離值，估算出該被測物體的當前位置及運動的方向；工控機11依據重物慣性傳感單元7的反饋值，估算出重物的當前位置及運動的方向；進而判斷被測物體與重物之間的相對距離以及該相對距離的變化趨勢，從而進行合理、精確的監控、預警、報警乃至緊急制動。

通過用于柔索并聯機器人的圓軌道式安全監控裝置進行監控的方法，按如下步驟進行操作：

步驟一、工控機11對重物慣性傳感單元7進行初始化自檢；

步驟二、工控機11對可移動式探頭單元6進行初始化自檢；

步驟三、人工向工控機11輸入臨界閾值；

步驟四、八個可移動式探頭單元6沿各自的弧形軌道做往復運動，并分別對各自監控范圍內是否存在物體進行檢測；可移動式探頭單元6將各自監控的實時數據經匯聚單元8發送至工控機11；

步驟五、重物慣性傳感單元7將其實時數據經匯聚單元8輸送至向工控機11；

步驟六、工控機11結合八個可移動式探頭單元6傳遞回來的實時數據、重物慣性傳感單元7傳遞回來的實時數據以及臨界閾值，判斷柔索并聯機器人工作區域內是否存在人或物，并進一步判斷以被起吊重物為中心、臨界閾值為半徑的區域內是否存在人或物，進而驅動報警單元9做相應的警示動作。