用於柔索並聯機器人的圓軌道式安全監控裝置及監控方法

2023-06-03 15:29:36 1

用於柔索並聯機器人的圓軌道式安全監控裝置及監控方法
【專利摘要】本發明提供一種用於柔索並聯機器人的圓軌道式安全監控裝置及監控方法，所述圓軌道式安全監控裝置，包括圓軌道、可移動式探頭單元、重物慣性傳感單元、匯聚單元、報警單元及工控機；所述監控方法：由工控機結合八個可移動式探頭單元傳遞迴來的實時數據、重物慣性傳感單元傳遞迴來的實時數據以及臨界閾值，驅動報警單元做相應的警示動作。本發明的有益技術效果為：相對老式的報警系統，本發明以根據被起吊重物的實際操作情況來實時檢測作業半徑內是否有目標出現，並及時發出警報或採取緊急制動，提醒進入危險作業區域的人員迅速遠離作業區域，更好的防範安全事故的發生。
【專利說明】用於柔索並聯機器人的圓軌道式安全監控裝置及監控方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及機器人監測【技術領域】，具體涉及一種用於柔索並聯機器人的圓軌道式安全監控裝置及監控方法。

【背景技術】
[0002]混合驅動的柔索並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，同時也具有柔索並聯機器人結構簡單、模塊化程度高、運動速度快以及價格低廉等特點，因此，混合驅動柔索並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並聯機器人,不僅能夠實現柔索並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，同時可應用於大範圍的工作空間。
[0003]由於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並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，但由於操作現場情況的複雜性，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幹預，依舊存在安全隱患。


【發明內容】

[0004]本發明的主要目的是針對現有混合驅動柔索並聯機器人安全監測技術的不足，提供一種用於柔索並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，提高柔索並聯機器人作業的安全性。具體如下:
用於柔索並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的直徑大於所需監測的混合驅動柔索並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在所屬的弧形軌道範圍內勻速、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，並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。
[0005]重物慣性傳感單元7安裝在柔索並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，並驅動報警單元9做出相應的反應。
[0006]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。
[0007]通過用於柔索並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，並分別對各自監控範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傳遞迴來的實時數據、重物慣性傳感單元7傳遞迴來的實時數據以及臨界閾值，判斷柔索並聯機器人工作區域內是否存在人或物，並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。
[0008]本發明的有益技術效果
本發明利用八個可移動式探頭單元實時自動的巡迴監測圓軌道面內是否目標物體移動或靜止狀態下的人或物，監測無死角，避免圓軌道內存在多個目標物體時，最接近可移動式探頭單元的目標物體將所接近的探頭完全遮擋住，而導致監測不精確的問題。
[0009]本發明利用無線通訊的方式進行數據交換，避免了複雜的連線並儘可能地減少空間的佔用，一則有利於操作區域的機器人進行複雜的機械運行，二則便於操作人員在控制室內觀察並操作機器人運行。
[0010]本發明利用重物慣性傳感單元7實時監控被吊物體位姿信息，並通過工控機11求解得出目標物體在圓軌道平面上的位置信息、重物在三維空間的位置信息及二者之間的位置關係，將二者之間的位置關係與當前被起吊重物的作業參數(即作業半徑、臨界閾值)進行比較，輸出控制信號來驅動報警單元9。
[0011]因此，相對老式的報警系統，本發明的監控裝置及監控方法可以根據被起吊重物的實際操作情況來實時檢測作業半徑內是否有目標出現，並及時發出警報或採取緊急制動，提醒進入危險作業區域的人員迅速遠離作業區域，更好的防範安全事故的發生。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的安全監控裝置結構圖。
[0013]圖2為本發明的可移動式探頭單元安裝示意圖。
[0014]圖3為本發明的匯聚單元及報警單元與工控機連接示意圖。
[0015]圖4為本發明的可移動式探頭單元結構原理圖。
[0016]圖5為本發明的重物慣性傳感單元結構原理圖。
[0017]圖6為本發明的匯聚單元結構原理圖。
[0018]圖7為本發明的安全監控方法原理圖。
[0019]圖中序號依次為:混合驅動五連杆纏繞結構單元1、柔索2、索塔支架3、圓軌道4、被起吊重物5、可移動式探頭單元6、重物慣性測量單元7、匯聚單元8、報警單元9、操作臺
10、工控機11、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、移動端紅外避障傳感器61、移動端信號採集與調理電路62、移動端微控制器63、移動端外擴存儲器64、移動端無線模塊65、移動端天線66、移動端電源模塊67、起吊端六軸慣性傳感器71、起吊端信號採集與調理電路72、起吊端微控制器73、起吊端外擴存儲器74、起吊端無線模塊75、起吊端天線76、起吊端電源模塊77、匯聚端微控制器81、匯聚端外擴存儲器82、匯聚端無線模塊83、匯聚端天線84、匯聚端電源模塊85、蜂鳴器91、警示燈92、聲訊警示器93。

【具體實施方式】
[0020]現結合附圖詳細說明本發明的結構特點。
[0021]參見圖1，用於柔索並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 ；
參見圖2，所述圓軌道4為安置在地面上的圓形軌道；圓軌道4被均分成八段等長的弧形軌道，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 ；
參見圖2，在每一段弧形軌道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在所屬的弧形軌道範圍內往復運動；可移動式探頭單元6監測其所在弧形軌道所對應的扇形區域內是否存在物體，並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；優選的方案之一是，圓軌道4為截面呈「工」字形的鐵軌，每個可移動式探頭單元6分別採用一輛微型電動軌道小車做往復運動。優選的方案之二是，圓軌道4由共圓心的兩條圓形鐵軌構成，可移動式探頭單元6和索塔支架3分別位於內鐵軌和外鐵軌上，互不影響的各自獨立運行。
[0022]參見圖1，重物慣性傳感單元7安裝在柔索並聯機器人起吊的重物上；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 ；
參見圖3，匯聚單元8依次與工控機11及報警單元9有線串聯在一起；匯聚單元8負責將可移動式探頭單元6及重物慣性傳感單元7反饋的數據實時傳遞至工控機11 ;由工控機11對接收到的數據進行綜合對比，並按照人工設定的程序驅動報警單元9做出相應的反應。
[0023]參見圖1，所述柔索並聯機器人包括三個混合驅動五連杆纏繞結構單元1、三根柔索2、三個索塔支架3和一個被起吊重物5。
[0024]所述三個混合驅動五連杆纏繞結構單元I固定在圓軌道4的外部的底面上，且三個混合驅動五連杆纏繞結構單元I之間呈品字形分布。三個索塔支架3活動安裝在圓軌道4上，且三個索塔支架3之間始終保持相距120°夾角；三個索塔支架3繞圓軌道4同時所逆時針運動或順時針運動。三根柔索2的一端共同連接在被起吊重物5上，三根柔索2的另一端分別繞過一個索塔支架3的頂端後與一個混合驅動五連杆纏繞結構單元I相連接。即被起吊重物5在三根由混合驅動五連杆纏繞結構單元I及索塔支架3共同驅動的柔索2牽引作用下運動。操作臺10安裝在圓軌道4的外側。操作臺10分別與三個混合驅動五連杆纏繞結構單元I相連。
[0025]參見圖4，所述可移動式探頭單元6由移動端紅外避障傳感器61、移動端信號採集與調理電路62、移動端微控制器63、移動端外擴存儲器64、移動端無線模塊65、移動端天線66、移動端電源模塊67構成；其中，移動端紅外避障傳感器61、移動端信號採集與調理電路62、移動端微控制器63、移動端無線模塊65和移動端天線66依次串聯在一起；移動端微控制器63與移動端外擴存儲器64相連接；移動端電源模塊67分別與移動端信號採集與調理電路62、移動端微控制器63、以及移動端無線模塊65相連接並供電。
[0026]進一步說，移動端信號採集與調理電路62負責將移動端紅外避障傳感器61傳遞迴來的信號採集，並進行濾波放大後，將採集到的信號轉化為0-5V的電壓信號後輸入給移動端微控制器63。移動端微控制器63型號為Atmegal28L。移動端外擴存儲器64型號為M25P80，1M容量。移動端無線模塊65型號為CC1101，工作頻率為484MHz。移動端天線66為PCB全向膠棒天線。移動端電源模塊67為5V紐扣電池。
[0027]所述移動端紅外避障傳感器61負責在檢測到物體時產生反饋信號；所述移動端信號採集與調理電路62負責對移動端紅外避障傳感器61產生反饋信號的強弱進行放大和採樣；所述移動端微控制器63負責將放大採樣後的信號並轉換成移動端紅外避障傳感器61與被檢測物體間的距離值。
[0028]參見圖2，本發明中的可移動式探頭單元6有八個且呈兩兩呈45度夾角地活動連接在圓軌道4內壁上，每個可移動式探頭單元6上包含一個移動端紅外避障傳感器61且該傳感器的最大感知距離不小於圓軌道4的半徑，每個可移動式探頭單元6可在圓軌道4相應的圓弧內壁中進行勻速的往返運動，即每個可移動式探頭單元6的監測範圍是一個45度角的扇形，則八個可移動式探頭單元6的監測範圍可完全覆蓋整個圓軌道4，若目標物體(人或物)在圓軌道4平面內部且被相應的可移動式探頭單元6監測到，該可移動式探頭單元6將通過無線模塊將該探頭單元的編號、該探頭單元的角位移數據以及探頭距人或物的距離信息發送到匯聚單元8預處理並進一步發送到工控機11上，工控機11根據此信息可計算得出目標(人或物)在圓軌道4平面的位置信息。
[0029]由於8個可移動式探頭單元6是在固定的軌道(軌跡)進行往復勻速運動的，且均從初始位置啟動的，因此，由其反饋的信號可以測算出物體在圓軌道4內的相對位置。此夕卜，在發明中，8個可移動式探頭單元6是兩兩相對的，選用量程不小於圓軌道4直徑的可移動式探頭單元6時，能夠利用相對的可移動式探頭單元6驗證物體的位置——當由相對的兩個可移動式探頭單元6反饋的信號值估算出的物體位置偏差大於人工設定範圍值時，工控機11發出報警。
[0030]參見圖5，所述重物慣性傳感單元7由起吊端六軸慣性傳感器71、起吊端信號採集與調理電路72、起吊端微控制器73、起吊端外擴存儲器74、起吊端無線模塊75、起吊端天線76和起吊端電源模塊77構成；其中，起吊端六軸慣性傳感器71、起吊端信號採集與調理電路72、起吊端微控制器73、起吊端無線模塊75和起吊端天線76依次串連在一起；起吊端微控制器73與起吊端外擴存儲器74相連接；起吊端電源模塊77分別與起吊端信號採集與調理電路72、起吊端微控制器73、以及起吊端無線模塊75連接並供電。
[0031]起吊端六軸慣性傳感器71、起吊端信號採集與調理電路72、起吊端微控制器73型號為Atmegal28L。起吊端外擴存儲器74型號為M25P80，IM容量。起吊端無線模塊75型號為CCl 101，工作頻率為484MHz。起吊端天線76為PCB全向膠棒天線。起吊端電源模塊77為5V紐扣電池。，起吊端六軸慣性傳感器71可實時監測被吊重物在三個坐標軸的轉動和平動的數據信息，通過無線模CCllOl塊將該數據信息發送到匯聚單元。
[0032]所述起吊端六軸慣性傳感器71負責實時反饋加速度的變化大小；起吊端信號採集與調理電路72負責對起吊端六軸慣性傳感器71反饋值進行放大和採樣；所述起吊端微控制器73負責接收到的放大採樣值轉換成重物的移動矢量值。
[0033]重物慣性傳感單元7安裝在被起吊的重物5上，重物慣性傳感單元7上包含一個六軸慣性測量傳感器，可實時監測被吊重物在三個坐標軸的轉動和平動的數據信息，通過無線模塊將該數據信息發送到匯聚單元8預處理並進一步發送到工控機11上，工控機11根據此信息可計算得出被吊重物5在三維空間的位置信息。
[0034]參見圖6，所述匯聚單元8由匯聚端微控制器81、匯聚端外擴存儲器82、匯聚端無線模塊83、匯聚端天線84、匯聚端電源模塊85構成；其中，匯聚端微控制器81、匯聚端無線模塊83和匯聚端天線84依次串聯在一起；匯聚端微控制器81與匯聚端外擴存儲器82相連接；匯聚端電源模塊85分別與匯聚端微控制器81、以及匯聚端無線模塊83相連接並供電；移動端無線模塊65與匯聚端無線模塊83採用無線的方式進行連接與通訊；起吊端無線模塊75與匯聚端無線模塊83採用無線的方式進行連接與通訊。
[0035]匯聚端微控制器81的型號為STM32F407。匯聚端外擴存儲器82的型號為W25Q16。匯聚端無線模塊83的型號為CC1101。匯聚端天線84為PCB全向天線。匯聚端電源模塊85的型號為5V紐扣電池；由於匯聚單元8接受和預處理可移動式探頭單元6和重物慣性傳感單元7發來的數據，故其處理數據的能力應大於可移動式探頭單元6和重物慣性傳感單元7的處理器，故選用STM32F407微控制器，該晶片低功耗，擁有先進的Cortex-M4內核，存儲能力和數據處理能力都優於Atmegal28L。FLASH外擴存儲器W25Q16容量為16M，用於微控制器STM32F407的存儲擴展。
[0036]參見圖6，報警單元9包括蜂鳴器91、警示燈92和聲訊警示器93 ;其中，蜂鳴器91和警示燈92安裝在柔索並聯機器人的控制室內的操作臺10上，聲訊警示器93安裝在柔索並聯機器人的工作區域附近；工控機11與柔索並聯機器人的控制系統相連接。
[0037]參見圖7，採用本發明所述的圓軌道式安全監控裝置進行監控的方法，具體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沿各自的弧形軌道內壁做往復運動，並分別對各自監控範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傳遞迴來的實時數據、重物慣性傳感單元7傳遞迴來的實時數據以及臨界閾值，判斷柔索並聯機器人工作區域內是否存在人或物，並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。
[0038]進一步說，每個可移動式探頭單元6向工控機11反饋的實時數據包括該探頭單元的編號信息、該探頭單元的角位移數據、以及該探頭檢測到的目標物體距離信息；工控機11根據上述信息可計算得出目標物體在由圓軌道4確定的平面內的位置坐標；
重物慣性傳感單元7向工控機11反饋的實時數據為被起吊重物的位姿信息，工控機11根據該實時數據計算得出被吊重物在由圓軌道4確定的三維空間內的位置坐標。
[0039]進一步說，由工控機11依據被吊重物的位置坐標與臨界閾值劃定一個被吊重物的臨界區域；再由工控機11將目標物體的位置坐標與被吊重物的臨界區域進行比較:
當目標物體進入圓軌道4而未達到被吊重物的臨界區域時，由工控機11驅動蜂鳴器91發出響聲、警示燈92閃爍，並驅動聲訊警示器93提醒進入危險作業空間的人員及時遠離該區域；
當目標物體進入被吊重物的臨界區域時，在工控機11驅動蜂鳴器91、警示燈92和聲訊警示器93繼續報警的同時，由工控機11向柔索並聯機器人的控制系統發出緊急制動指令，防範事故的發生。
【權利要求】
1.用於柔索並聯機器人的圓軌道式安全監控裝置，其特徵在於: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)的直徑大於所需監測的混合驅動柔索並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)在所屬的弧形軌道範圍內勻速、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，並將檢測的結果通過無線通訊的方式反饋至匯聚單元(8)；重物慣性傳感單元(7)安裝在柔索並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)連接在一起； 匯聚單元(8)負責將八個可移動式探頭單元(6)反饋的數據及重物慣性傳感單元(7)反饋的數據實時傳遞至工控機(11);由工控機(11)對接收到的數據進行綜合對比，並按照人工設定的程序驅動報警單元(9)做出相應的反應。
2.如權利要求1所述的用於柔索並聯機器人的圓軌道式安全監控裝置，其特徵在於:所述可移動式探頭單元(6)由移動端紅外避障傳感器(61)、移動端信號採集與調理電路(62)、移動端微控制器(63)、移動端外擴存儲器(64)、移動端無線模塊(65)、移動端天線(66)、移動端電源模塊(67)構成；其中，移動端紅外避障傳感器(61)、移動端信號採集與調理電路(62)、移動端微控制器(63)、移動端無線模塊(65)和移動端天線(66)依次串聯在一起；移動端微控制器(63)與移動端外擴存儲器(64)相連接；移動端電源模塊(67)分別與移動端信號採集與調理電路(62)、移動端微控制器(63)、以及移動端無線模塊(65)相連接並供電；其中，所述移動端紅外避障傳感器(61)負責在檢測到物體時產生反饋信號；所述移動端信號採集與調理電路(62)負責對移動端紅外避障傳感器(61)產生反饋信號的強弱進行放大和採樣；所述移動端微控制器(63)負責將放大採樣後的信號並轉換成移動端紅外避障傳感器(61)與被檢測物體間的距離值。
3.如權利要求1所述的用於柔索並聯機器人的圓軌道式安全監控裝置，其特徵在於:所述重物慣性傳感單元(7)由起吊端六軸慣性傳感器(71)、起吊端信號採集與調理電路(72)、起吊端微控制器(73)、起吊端外擴存儲器(74)、起吊端無線模塊(75)、起吊端天線(76)和起吊端電源模塊(77)構成；其中，起吊端六軸慣性傳感器(71)、起吊端信號採集與調理電路(72 )、起吊端微控制器(73 )、起吊端無線模塊(75 )和起吊端天線(76 )依次串連在一起；起吊端微控制器(73)與起吊端外擴存儲器(74)相連接；起吊端電源模塊(77)分別與起吊端信號採集與調理電路(72)、起吊端微控制器(73)、以及起吊端無線模塊(75)連接並供電；其中，所述起吊端六軸慣性傳感器(71)負責實時反饋加速度的變化大小；起吊端信號採集與調理電路(72)負責對起吊端六軸慣性傳感器(71)反饋值進行放大和採樣；所述起吊端微控制器(73)負責接收到的放大採樣值轉換成重物的移動矢量值。
4.如權利要求1所述的用於柔索並聯機器人的圓軌道式安全監控裝置，其特徵在於:所述匯聚單元(8)由匯聚端微控制器(81)、匯聚端外擴存儲器(82)、匯聚端無線模塊(83)、匯聚端天線(84)、匯聚端電源模塊(85)構成；其中，匯聚端微控制器(81)、匯聚端無線模塊(83)和匯聚端天線(84)依次串聯在一起；匯聚端微控制器(81)與匯聚端外擴存儲器(82)相連接；匯聚端電源模塊(85)分別與匯聚端微控制器(81)、以及匯聚端無線模塊(83)相連接並供電；移動端無線模塊(65)與匯聚端無線模塊(83)採用無線的方式進行連接與通訊；起吊端無線模塊(75)與匯聚端無線模塊(83)採用無線的方式進行連接與通訊。
5.如權利要求1所述的用於柔索並聯機器人的圓軌道式安全監控裝置，其特徵在於:報警單元(9)包括蜂鳴器(91)、警示燈(92)和聲訊警示器(93);其中，蜂鳴器(91)和警示燈(92)安裝在柔索並聯機器人的控制室內的操作臺上，聲訊警示器(93)安裝在柔索並聯機器人的工作區域附近； 工控機(11)與柔索並聯機器人的控制系統相連接。
6.採用如權利要求1至5所述的任一圓軌道式安全監控裝置進行監控的方法，其特徵在於: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)沿各自的弧形軌道內壁做往復運動，並分別對各自監控範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)傳遞迴來的實時數據、重物慣性傳感單元(7)傳遞迴來的實時數據以及臨界閾值，判斷柔索並聯機器人工作區域內是否存在人或物，並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。
7.如權利要求6所述的採用圓軌道式安全監控裝置進行監控的方法，其特徵在於:每個可移動式探頭單元(6)向工控機(11)反饋的實時數據包括該探頭單元的編號信息、該探頭單元的角位移數據、以及該探頭檢測到的目標物體距離信息；工控機(11)根據上述信息可計算得出目標物體在由圓軌道(4)確定的平面內的位置坐標； 重物慣性傳感單元(7)向工控機(11)反饋的實時數據為被起吊重物的位姿信息，工控機(11)根據該實時數據計算得出被吊重物在由圓軌道(4)確定的三維空間內的位置坐標。
8.如權利要求7所述的採用圓軌道式安全監控裝置進行監控的方法，其特徵在於:由工控機(11)依據被吊重物的位置坐標與臨界閾值劃定一個被吊重物的臨界區域；再由工控機(11)將目標物體的位置坐標與被吊重物的臨界區域進行比較: 當目標物體進入圓軌道(4)而未達到被吊重物的臨界區域時，由工控機(11)驅動蜂鳴器(91)發出響聲、警示燈(92)閃爍，並驅動聲訊警示器(93)提醒進入危險作業空間的人員及時遠離該區域； 當目標物體進入被吊重物的臨界區域時，在工控機(11)驅動蜂鳴器(91)、警示燈(92)和聲訊警示器(93)繼續報警的同時，由工控機(11)向柔索並聯機器人的控制系統發出緊急制動指令，防範事故的發生。
【文檔編號】B25J19/02GK104385303SQ201410488962
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月23日 優先權日:2014年9月23日
【發明者】訾斌, 韓雪, 曾億山, 錢森 申請人:合肥工業大學