[發明專利]一種應用于機器人非接觸式人體碰撞檢測裝置及其方法

在審

• 申請號: 202011065404.0
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112277001A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 王永;張華東;辛艷峰;康淼淼
• 申請（專利權）人: 江蘇集萃智能制造技術研究所有限公司
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00;B25J19/06;B25J9/16
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 劉松

本發明公開了一種應用于機器人非接觸式人體碰撞檢測方法及裝置，屬于機器人術領域，包括數個感應器、數個模擬量采集器和后端處理器，每一個感應器分別通過一個模擬量采集器連接后端處理器，解決了高效低成本的機器人人體識別的技術問題，本發明使得碰撞檢測無需真正的碰撞，其屬于感應式“碰撞”檢測，安全性高，本發明成本低廉，只需簡單的電路設計，感應器采用機器人本體，大大降低了機器人的應用成本，本發明擴展了機器人的應用場景，使其兼容人體和機器人共同工作的場景。

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，尤其涉及一種應用于機器人非接觸式人體碰撞檢測裝置及其方法。

背景技術

在現有的一些機器人碰撞檢測方法中，大都基于人或者物體接觸機器人本體導致電流波動亦或者通過檢測位置變化的滯后性來實施碰撞檢測的。這兩種方法都是基于接觸式的碰撞檢測，但在實際生產生活中，需要機器人提前避免一些碰撞的發生，特別是與人的碰撞，這使得前面所述兩種方法無法滿足需求。

通過視覺，紅外，超聲波等傳感器可以部分滿足需求，它們的共同缺點在于成本高昂，而且做不到全方位覆蓋，這不利于機器人的全行業推廣。

發明內容

本發明的目的是提供一種應用于機器人非接觸式人體碰撞檢測裝置及其方法，解決了高效低成本的機器人人體識別的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種應用于機器人非接觸式人體碰撞檢測裝置，包括數個感應器、數個模擬量采集器和后端處理器，每一個感應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。

優選的，所述傳感器G為粘貼在機器人表面上的金屬膜。

優選的，所述放大電路為電壓放大電路，由放大器及其外圍電路構成，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行濾波。

優選的，所述后端處理器為工控機。

一種應用于機器人非接觸式人體碰撞檢測方法，包括如下步驟：

步驟1：建立一種應用于機器人非接觸式人體碰撞檢測裝置；

步驟2：當機器人啟動時，感應器根據以下方法實時感應是否有人靠近機器人：

步驟S1：當無人接近機器人時，傳感器G不會與人體之間形成電容，此時電容C1的容值小，相應的分布電容C0的兩端的高頻電壓很大，設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發送給工控機處理；

步驟S2：當有人接近機器人時，傳感器G會與人體之間形成電容，此時人體與傳感器G之間的感應電容增大，從而使分布電容C0增大，相應的分布電容C0的兩端的高頻電壓變低，設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發送給工控機處理；