[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于機器人非接觸式人體碰撞檢測裝置及其方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011065404.0
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112277001A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王永;張華東;辛艷峰;康淼淼
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇集萃智能制造技術(shù)研究所有限公司
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00;B25J19/06;B25J9/16
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 劉松

1.一種應(yīng)用于機器人非接觸式人體碰撞檢測裝置，其特征在于：包括數(shù)個感應(yīng)器、數(shù)個模擬量采集器和后端處理器，每一個感應(yīng)器分別通過一個模擬量采集器連接后端處理器；

模擬量采集器包括用于放大感應(yīng)器采集到的電壓信號的放大電路和用于濾波的濾波電路；

感應(yīng)器包括三點式電容振蕩器，三點式電容振蕩器包括電感L、電容C1、傳感器G、三極管BG1、二極管D1、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電容C2和電容C3，電感L1的1腳通過電容C1連接地線、2腳連接傳感器G的1腳，傳感器G的2腳與地線之間存在分布電容C0，傳感器G的1腳還通過電容C3連接三極管BG1的基極，三極管BG1的發(fā)射極通過電阻R2連接地線，三極管BG1的基極還通過電阻R3連接正電源，三極管BG1的基極還連接二極管D1的正極，二極管D1的負(fù)極通過電阻R4連接地線，三極管BG1的集電極通過電阻R1連接正電源，電感L的1腳通過電容C2連接三極管BG1的繼電器，三極管BG1的基極還連接模擬量采集器。

2.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于機器人非接觸式人體碰撞檢測裝置，其特征在于：所述傳感器G為粘貼在機器人表面上的金屬膜。

3.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于機器人非接觸式人體碰撞檢測裝置，其特征在于：所述放大電路為電壓放大電路，由放大器及其外圍電路構(gòu)成，所述濾波電路用于對放大器的輸入端信號和輸出端信號進(jìn)行濾波。

4.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于機器人非接觸式人體碰撞檢測裝置，其特征在于：所述后端處理器為工控機。

5.一種應(yīng)用于機器人非接觸式人體碰撞檢測方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：建立一種應(yīng)用于機器人非接觸式人體碰撞檢測裝置；

步驟2：當(dāng)機器人啟動時，感應(yīng)器根據(jù)以下方法實時感應(yīng)是否有人靠近機器人：

步驟S1：當(dāng)無人接近機器人時，傳感器G不會與人體之間形成電容，此時電容C1的容值小，相應(yīng)的分布電容C0的兩端的高頻電壓很大，設(shè)定此時的高頻電壓值為V1，再由電容C3將高頻電壓V1反饋到三極管BG1的基極，模擬量采集器從三極管BG1的基極采集高頻電壓V1，并將高頻電壓V1發(fā)送給工控機處理；

步驟S2：當(dāng)有人接近機器人時，傳感器G會與人體之間形成電容，此時人體與傳感器G之間的感應(yīng)電容增大，從而使分布電容C0增大，相應(yīng)的分布電容C0的兩端的高頻電壓變低，設(shè)定此時的高頻電壓值為V2，再由電容C3將高頻電壓V2反饋到三極管BG1的基極，模擬量采集器從三極管BG1的基極采集高頻電壓V2，并將高頻電壓V2發(fā)送給工控機處理；

步驟3：當(dāng)機器人正常運動時，傳感器G實時感應(yīng)機器人周邊的人體，模擬量采集器實時將傳感器G的高頻電壓放大后發(fā)送給工控機進(jìn)行分析；

步驟4：工控機按時間順序存儲實施高頻電壓，并且將前一時刻采集到的高頻電壓V_t-1和當(dāng)前時刻采集到的高頻電壓V_t進(jìn)行比較，在工控機中設(shè)定一個閾值Vm，當(dāng)V_t-V_t-1大于Vm時，工控機判定此時有人體靠近，執(zhí)行步驟6；

步驟5：工控機根據(jù)步驟4的方法多次對傳感器G采集到的高頻電壓進(jìn)行比較：當(dāng)連續(xù)發(fā)現(xiàn)V_t-V_t-1大于Vm時，即判定此時人體在機器人的附近，工控機發(fā)出通知，控制機器人停止運動；反之，判定此時無人體靠近機器人，工控機不發(fā)出任何通知；

步驟6：機器人停止后，傳感器G仍然實時感應(yīng)周圍人體，工控機等待一個時間T后，恢復(fù)對傳感器G采集到的高頻電壓的分析，當(dāng)當(dāng)前時刻采集到的高頻電壓V_t與高頻電壓值V1相近，工控機發(fā)出緩慢移動機器人的通知，期間工控機繼續(xù)實時分析當(dāng)前時刻采集到的高頻電壓V_t，如果當(dāng)前時刻采集到的高頻電壓V_t仍與高頻電壓V_t相近，即認(rèn)為人已經(jīng)離開，工控機發(fā)出機器人恢復(fù)正常運動的通知。