[發明專利]環狀激光接觸傳感器

在審

• 申請號: 201911112657.6
• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN110919649A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 夏昺宸;匡鑫;汪健;尹穎;趙治祺;王鑫
• 申請（專利權）人: 黃岡師范學院
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J13/08;G01S17/93;G01S7/481
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 姜學德

環狀激光接觸傳感器，包括設置在機械臂兩端的分光環和反射鏡；其中，所述反射鏡呈環形；分光環呈環形包括環形頂蓋、環形外壁和環形內壁，所述環形頂蓋連接所述環形外壁和環形內壁，所述環形外壁和環形內壁之間呈圓周陣列分布有楔形分光鏡，所述環形頂蓋上設置有若干激光發生器以及若干對應的激光傳感器；所述激光發生器發出的激光通過楔形分光鏡照射到反射鏡并被其反射。本發明采用光學傳感器的方案，并通過特定的光路布置使得接觸傳感范圍遍布機械臂的包絡面，在碰撞未發生之前即可檢測到接觸并及時停機，有效提升安全性并杜絕碰撞所帶來的經濟損失，且其整體質量較輕，僅需兩個輕質部件即可，對機械臂的負載影響較小。

技術領域

本發明屬于傳感器領域，具體是一種換裝激光接觸傳感器。

背景技術

市面上大多數機器人要么并不具備直接的某一臂接觸傳感器，所采用的接觸傳感主要依靠軟件讀取機械臂關節電機的電流或轉矩傳感器來間接得到機械臂的大致運動狀態，若某一時刻轉矩傳感器或電流讀書突然增大到一定閾值，即視為產生碰撞而緊急停止，而在這時碰撞已經發生且碰撞發生程度較大，其會產生較大的經濟損失；要么則為接觸式碰撞傳感器，具體為直接在機械臂上布置壓敏電阻陣列并輔以柔性材料包裹，當系統檢測到壓敏電阻受壓而判斷產生碰撞令系統急停，此時由于柔性材料的存在使得碰撞發生程度較輕，此種裝置的優點是較為敏感且對碰撞有一定緩沖作用，安全性較高，缺點主要為成本較高，且對機械臂的負載影響較大。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種環狀激光接觸傳感器，通過特定的光路布置使得接觸傳感范圍遍布機械臂的包絡面，在碰撞未發生之前即可檢測到接觸并及時停機。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

環狀激光接觸傳感器，包括設置在機械臂兩端的分光環和反射鏡；其中，所述反射鏡呈環形；

分光環呈環形包括環形頂蓋、環形外壁和環形內壁，所述環形頂蓋連接所述環形外壁和環形內壁，所述環形外壁和環形內壁之間呈圓周陣列分布有楔形分光鏡，所述環形頂蓋上設置有若干激光發生器以及若干對應的激光傳感器；

所述激光發生器發出的激光通過楔形分光鏡照射到反射鏡并被其反射。

進一步的，所述楔形分光鏡由兩片夾角為45°的透光材料組合，其中一片為長方體結構，另一片為截面是直角梯形的棱柱體結構。

進一步地，所述楔形分光鏡的開口均朝向激光發射器。

本發明有益效果：

本發明采用光學傳感器的方案，并通過特定的光路布置使得接觸傳感范圍遍布機械臂的包絡面，在碰撞未發生之前即可檢測到接觸并及時停機，有效提升安全性并杜絕碰撞所帶來的經濟損失，且其整體質量較輕，僅需兩個輕質部件即可，對機械臂的負載影響較小。

附圖說明

下面結合附圖及具體實施方式對本發明做進一步地說明。

圖1為本發明安裝示意圖；

圖2為本發明中分光環一個方向的軸測圖；

圖3為本發明中分光環另一個方形的軸測圖；

圖4為本發明中楔形分光鏡排列示意圖；

圖5為本發明中楔形分光鏡結構示意圖；

圖6為未發生碰撞時的光路示意圖；

圖7為障礙物位置在激光發生器下方且障礙物材料為反光材料時的光路示意圖；

圖8為障礙物位置在激光發生器下方，障礙物材料為不反光材料或反射光不沿所給光路返回時的光路示意圖；

圖9為障礙物位置在激光傳感器下方，障礙物材料為反光材料時的光路示意圖；