一種工業機器人及其工業機器人避障系統的製作方法

2023-12-12 23:02:07 1

本發明涉及機器人技術領域，特別涉及一種工業機器人避障系統。本發明還涉及一種包括上述工業機器人避障系統的工業機器人。

背景技術：

隨著工業機器人的普及，工業機器人的安全問題顯得尤為重要。目前最普遍的解決方法是將機器人的工作範圍空間用柵欄等工具圍起來，以防工人誤闖入而造成安全事故。

然而，如果完全將工業機器人的工作區間封閉起來，會給車間造成一部分原本安全的空間的浪費，而有些車間空間本來就狹窄，根本不可能將工業機器人的工作區間完全封閉起來，且即使工業機器人停機，由於柵欄的圍截，被封閉起來的空間也不便於進行利用。另外，如果柵欄的位置被誤移動，則柵欄所劃定的範圍與安全範圍不相符，無法保證安全性。

因此，如何提高工業機器人的安全性以及車間的空間利用率，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明的目的是提供一種工業機器人避障系統，能夠提高機器人本體的安全性以及車間的空間利用率。本發明的另一目的是提供一種包括上述工業機器人避障系統的工業機器人，其安全性較高，且能夠保證車間的空間利用率。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種工業機器人避障系統，包括：

第一檢測裝置，用於判斷是否有人在第一預設範圍內，若是，則向報警器發送感應信號，所述第一檢測裝置為設於機器人本體上紅外熱釋電感應器，所述機器人本體設於所述第一預設範圍的中間位置；

所述報警器，用於在所述接收到所述感應信號時報警，所述報警器信號連接所述第一檢測裝置。

優選地，還包括：

第二檢測裝置，用於判斷是否有人在第二預設範圍內，若是，則向單片機發送暫停信號，所述第二預設範圍小於所述第一預設範圍且所述第二預設範圍位於所述第一預設範圍之內；

所述單片機，設於機器人本體控制器中，且所述單片機信號連接所述第二檢測裝置，所述單片機在接收到所述暫停信號時，所述單片機的p口能夠拉低所述機器人本體控制器的暫停io口的電壓，以使所述機器人本體暫停工作。

優選地，所述第二檢測裝置為超聲波傳感器，設於所述機器人本體上。

優選地，至少四個所述第二檢測裝置在所述機器人本體的外周面上繞周向依次設置。

優選地，還包括：

第三檢測裝置，用於判斷是否有人在第三預設範圍內，若是，則向常閉型繼電器開關發送斷路信號，所述第三預設範圍小於所述第二預設範圍且所述第三預設範圍位於所述第二預設範圍之內；

所述常閉型繼電器開關，連接於所述機器人本體的伺服電源，且所述常閉型繼電器開關信號連接所述第三檢測裝置，所述常閉型繼電器開關用於在接收到所述斷路信號時控制所述伺服電源斷電。

優選地，所述第三檢測裝置為超聲波傳感器或限位開關，設於所述機器人本體上。

優選地，所述報警器為指示燈或蜂鳴器。

一種工業機器人，包括機器人本體，還包括如上述任意一項所述的工業機器人避障系統。

本發明提供的工業機器人避障系統包括第一檢測裝置和報警器。第一檢測裝置用於判斷是否有人在第一預設範圍內，若是，則向報警器發送感應信號，第一檢測裝置為設於機器人本體上紅外熱釋電感應器，機器人本體設於第一預設範圍的中間位置；報警器用於在接收到感應信號時報警，報警器信號連接第一檢測裝置。

第一檢測裝置及報警器的設置可以有針對性地自動檢測劃定的安全空間，並在有人進入該安全空間時進行警報，提示工人儘快離開，以免影響機器人本體的正常工作，如果有特殊的空間需求，人工控制機器人本體停止工作後，該劃定的第一預設範圍中的空間也可以方便地進行利用，在保證機器人本體的安全性同時保證車間的空間利用率，提高避障的自動化程度。

本發明提供的包括上述工業機器人避障系統的工業機器人，其安全性較高，且能夠保證車間的空間利用率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明所提供工業機器人避障系統的主視圖；

圖2為本發明所提供工業機器人避障系統的左視圖；

圖3為本發明所提供工業機器人避障系統的俯視圖。

圖1至圖3中：

1-第一檢測裝置，2-第二檢測裝置，3-機器人本體。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

本發明的核心是提供一種工業機器人避障系統，能夠提高機器人本體的安全性以及車間的空間利用率。本發明的另一核心是提供一種包括上述工業機器人避障系統的工業機器人，其安全性較高，且能夠保證車間的空間利用率。

請參考圖1至圖3，圖1為本發明所提供工業機器人避障系統的主視圖；圖2為本發明所提供工業機器人避障系統的左視圖；圖3為本發明所提供工業機器人避障系統的俯視圖。

本發明所提供工業機器人避障系統的一種具體實施例中，包括第一檢測裝置1和報警器，報警器信號連接第一檢測裝置1。第一檢測裝置1設置在機器人本體3上，第一檢測裝置1用於判斷是否有人在第一預設範圍內，若是，則向報警器發送感應信號，報警器用於在接收到感應信號時報警。其中，機器人本體3設於第一預設範圍的中間位置，第一預設範圍指的是與機器人本體3的距離在預設值之內的一個劃定空間範圍。

其中，第一檢測裝置1可以為紅外熱釋電感應器，該紅外熱釋電感應器設於所述機器人本體3上。第一預設範圍即為紅外熱釋電感應器的感應範圍，具體可以根據第一預設範圍的限定需求選擇紅外熱釋電感應器的具體參數。根據紅外熱釋電傳感器的工作原理，既可以排除機器人工作的幹擾，又可以感應誤進入的工人，能夠保證檢測的可靠性。

第一檢測裝置1可以有針對性地自動檢測劃定的安全空間，在有人進入該安全空間時，報警器進行警報，提示工人儘快離開，以免影響機器人本體3的正常工作，如果有特殊的空間需求，人工控制機器人本體3停止工作後，該劃定的第一預設範圍中的空間也可以方便地進行利用，從而在保證機器人本體3的安全性同時保證車間的空間利用率，提高避障的自動化程度。同時，此工業機器人避障系統與機器人本體控制系統可以是獨立運行的，能夠避免互相影響，工業機器人避障系統可採用單片機進行簡單的邏輯控制，大大提高了控制的可靠性、穩定性，且此工業機器人避障系統具有很強的兼容性，可以與各種機器人本體控制系統兼容。

進一步地，該工業機器人避障系統還可以包括第二檢測裝置2和單片機，單片機設置在機器人本體控制器中，且單片機信號連接第二檢測裝置2。第二檢測裝置2用於判斷是否有人在第二預設範圍內，若是，則向單片機發送暫停信號。單片機在接收到暫停信號時，單片機的p口可以拉低機器人本體控制器的暫停io口的電壓，以使機器人本體3暫停工作，此時機器人本體3的暫停為軟體暫停。其中，第二預設範圍小於第一預設範圍且第二預設範圍位於第一預設範圍之內。

本實施例中，第一檢測裝置1為機器人本體3提供了第一道防線，在有人突破此防線時，報警器進行警示，但是機器人本體3仍可正常工作；第二檢測裝置2為機器人本體3提供了第二道防線，在有人突破此防線時，由於工人與機器人的距離更近，機器人本體3暫停工作，以防止發生安全事故，從而更進一步地提高機器人本體3的安全性，避免對工人造成傷害。

具體地，第二檢測裝置2可以為超聲波傳感器，且超聲波傳感器設置在機器人本體3上。利用超聲波傳感器發送接收超聲波的原理來判斷超聲波傳感器與人的距離，第二預設範圍對應於超聲波傳感器的一個預設距離所劃定的範圍，當超聲波傳感器檢測到有人與超聲波傳感器之間的距離小於該預設距離時，說明此人進入了第二預設範圍內，具體通過單片機的p口拉低機器人本體控制器的暫停io口的電壓，觸發暫停信號，使機器人暫停工作。

採用超聲波傳感器進行檢測，可以保證檢測的靈敏度與準確性，且避障距離可以根據需要進行調整，在保證機器人本體3不與人相碰撞的情況下，允許工人與機器人本體3近距離接觸。

進一步地，至少四個第二檢測裝置2可以在機器人本體3的外周面上繞周向依次設置，具體可以為四個、五個或者其他數量。第二檢測裝置2直接設置在機器人本體3上，且環設於機器人本體3的外周，使第二檢測裝置2能夠進行全面的檢測，有利於提高使用的可靠性。

在上述各個實施例的基礎上，該工業機器人避障系統還可以包括第三檢測裝置和常閉型繼電器開關，常閉型繼電器開關連接於機器人本體3的伺服電源，且常閉型繼電器開關信號連接第三檢測裝置。第三檢測裝置用於判斷是否有人在第三預設範圍內，若是，則向常閉型繼電器開關發送斷路信號，常閉型繼電器開關用於在接收到斷路信號時控制伺服電源斷電。其中，第三預設範圍小於第二預設範圍且第三預設範圍位於第二預設範圍之內。

第三檢測裝置可以為機器人本體3提供第三道防線，若第三檢測裝置檢測到有人，則說明此人已經突破了第一道防線和第二道防線，並進入了第三道防線之中，此人的安全無法達到保證，常閉型繼電器開關會控制機器人本體3的伺服電源斷電，從而電機斷電，機器人本體3停止工作，此時機器人本體3的停止為硬體停止，以保證工人的安全。通過設置三道防線且每道防線的措施不一樣，既避免了工人頻繁的誤進入而影響機器人本體3的正常工作，又確保工人的安全。

另外，同時設置第二檢測裝置與第三檢測裝置可以提供一段合適的緩衝距離，確保機器人本體控制系統失效的情況下，機器人本體3不撞到人。當人走進第二預設範圍但沒有走進第三預設範圍之內時，向單片機發送暫停信號控制而並非控制機器人本體3的伺服電源斷電，此時只是軟暫停，對系統穩定性影響不大，當人離開第二預設範圍之外時，機器人本體3自動恢復工作，避免頻繁對機器人本體3的伺服電源斷電而影響系統穩定性。而只有當人走進第三預設範圍內時，才向常閉型繼電器開關發送斷路信號，控制機器人本體3的伺服電源斷電，即斷電是在發送暫停信號失效或者發送暫停信號後人還是不能完全停下來的情況下採取的急救措施，斷電後通過手動上電才能使機器人本體3恢復工作。

具體地，第三檢測裝置可以為超聲波傳感器或限位開關，且第三檢測裝置設於機器人本體3上，從而方便可靠地實現對機器人本體3的近距離防護。

上述各個實施例中，報警器可以為指示燈或蜂鳴器，具體警報方式可以為指示燈閃爍或蜂鳴器鳴響，安裝方便，成本較低，且報警效果較好。

除了上述工業機器人避障系統，本發明還提供了一種包括上述實施例公開的工業機器人避障系統的工業機器人，該工業機器人的安全性較高。該工業機器人包括機器人本體3以及其他結構，具體請參考現有技術，本文不再贅述。

本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

以上對本發明所提供的工業機器人及其工業機器人避障系統進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。