CN111941445B - 一种多分支可变形的机器人保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多分支可变形的机器人保护装置，包括内侧固定连接框架、外侧受力检测框架、测力分支机构、双向传力机构和气压传感器；所述测力分支机构和双向传力机构分别对应的连接在内侧固定连接框架的外侧和外侧受力检测框架的内侧之间，所述气压传感器设置在双向传力机构的外端部。本发明可根据需要安装在机器人相应的位置，当发生碰撞冲击时，外侧受力检测框架可进行相应移动，经连杆将力传递至滑块，滑块拖动双向传力机构使气囊发生形变，实现缓冲并将力值转化为气压值，再经气压传感器检测气压并输出电信号至控制单元进行运算控制，从而保障机器人安全正常运行；本发明具有多分支可变形和可感知三维碰撞力的特点。

Description

一种多分支可变形的机器人保护装置
技术领域
本发明涉及机器人安全保护技术领域，尤其涉及一种多分支可变形的机器人保护装置。
背景技术
目前，公知的机器人主要是金属或塑料等高刚性结构件组成，并且机器人移动速度快，因此对于给机器人操作、调试和维护的人员而言存在着造成碰撞的安全隐患，尤其是机器人正广泛与人在同一空间内协作生产，出现人机安全的风险就大大增加。为此鉴于以上缺点，研究一种机器人保护装置很有必要。
公开号为CN204868914U的专利公开了一种工业机器人安全防护装置，它包括机器人控制器、机器人手臂、覆盖在机器人手臂表面且内部充有介质的安全气囊、安全气囊设置有阀门、安全气囊内或阀门上设置有感应装置或者开关，该感应装置的信号反馈端或者开关的信号反馈端与所述机器人控制器相连。但是其存在一定的不足主要体现在：如该装置采用通过感应装置检测安全囊中流体介质压力变化的方式来触发机器人碰撞紧急停机，当物体运动过快，外界产生的风阻或者液体阻力造成本体因变形等因素而发生内部压力的改变时，机器人根据压力感应单元输出的反馈信号发生误判停止工作。
公开号为CN209036575U的专利公开了一种机器人保护装置，它包括外置触发圆筒和内置安装圆筒，内置安装圆筒置于外置触发圆筒的内腔，外置触发圆筒和内置安装圆筒的外侧壁沿其贴合面缝隙两侧各设有安装耳，安装耳上设置有用于紧固外置触发圆筒和内置安装圆筒的螺栓，外置触发圆筒和内置安装圆筒之间沿径向连接设置有急停触发装置，急停触发装置包括固定套筒和伸缩杆，伸缩杆的内侧和外侧分别设置有阻伸压簧和阻缩弹簧，固定套筒的左右两侧壁呈上下间隔交错状各插置有导体弹片，两组导体弹片的外侧端均电性连接开关导线。其不足之处在于：该装置只能感知径向受到的碰撞，并使机器人停机，对于轴向碰撞无法感知。由此可见，现有的机器人安全保护装置中均存在一定的缺陷和不足之处，其能否在实际工作过程产生理想的技术效果还有待于进一步探讨。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种多分支可变形的机器人保护装置，用以实现当机器人因非正常工作发生碰撞时，通过结构变形进行缓冲并检测碰撞力，进而判断是否到达危险值并控制机器人停止运动。
本发明采用的技术方案如下：
本发明所提出的一种多分支可变形的机器人保护装置，包括内侧固定连接框架、外侧受力检测框架、测力分支机构、双向传力机构和气压传感器；所述测力分支机构和双向传力机构分别对应的连接在内侧固定连接框架的外侧和外侧受力检测框架的内侧之间；所述气压传感器与双向传力机构的一端螺纹连接。
进一步的，所述测力分支机构包括导轨、滑块、第一连杆、第二连杆和第三连杆；所述导轨固定连接在内侧固定连接框架外侧设置的导轨安装槽上，所述滑块滑动连接在导轨的一端，所述第一连杆固定连接在滑块的顶部，所述第二连杆的一端通过销轴与第一连杆顶端连接，所述第三连杆的一端通过销轴与第二连杆的另一端连接，所述第三连杆的另一端通过销轴与外侧受力检测框架的内侧连接。
进一步的，所述双向传力机构包括第一气囊固定支架、第二气囊固定支架、第一气囊、第二气囊、气囊导杆、气囊连接杆、连接片、滑块连接杆和连接管；所述第一气囊固定支架固定连接在导轨的前端，所述第二气囊固定支架固定连接在导轨的中部，所述第一气囊和第二气囊通过气囊导杆依次连接在第一气囊固定支架和第二气囊固定支架之间，且所述第一气囊和第二气囊之间通过连接凸台连接，所述气囊连接杆分别对称设置在第二气囊固定支架的两侧，所述两侧气囊连接杆的一端分别与第一气囊和第二气囊的连接凸台两侧通过螺栓连接，所述两侧气囊连接杆的另一端分别与连接片通过螺栓连接，所述滑块连接杆的一端与连接片通过螺栓连接，所述滑块连接杆的另一端与滑块螺纹连接；所述连接管的一端与第一气囊充气口螺纹连接，所述连接管的另一端与第一气囊固定架顶部内侧的的监测孔凸台螺纹连接；所述气压传感器与第一气囊固定架顶部外侧螺纹连接，且连接管端部位置对应。
进一步的，所述内侧固定连接框架由三个相同结构的三分之一环状套筒构成，所述每个三分之一环装套筒上均设置有一个导轨安装槽，且所述每个三分之一环装套筒的连接部分均设置有三个均布的凸台螺栓孔，所述每个三分之一环装套筒通过三个均布的螺栓紧固在机器人上。
进一步的，所述外侧受力检测框架为环形套筒，且所述外侧受力检测框架内侧设有三个圆周均布且分别通过销轴与第三连杆相连的筋板。
进一步的，所述第一气囊和第二气囊的末端分别与第一气囊固定支架和第二气囊固定支架通过四个周向均布的螺栓连接。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、结构简单安装方便，零件互换性强；
2、可以多方向感知碰撞，并且在正常工作时不会误触发；
3、可以根据需要安装在机器人所需位置，应用范围较广。
附图说明
图1是本发明所提出的一种多分支可变形的机器人保护装置一个实施例的整体结构示意图；
图2是图1测力分支机构和双向传力机构的连接结构示意图；
图3是图2中双向传力机构的结构示意图；
图4是本发明的一种安装应用实例结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
需要说明的是，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。
参见图1至图4，给出了本发明所提出的一种多分支可变形的机器人保护装置一个实施例的整体结构。所述装置包括外侧受力检测框架1、内侧固定连接框架2、测力分支机构3、双向传力机构4和气压传感器5；所述测力分支机构3和双向传力机构4分别对应的连接在内侧固定连接框架2的外侧和外侧受力检测框架1的内侧之间，本实施例中，所述测力分支机构3和双向传力机构4对应的各设置有三组，分别圆周均布在外侧受力检测框架1的内侧和内侧固定连接框架2的外侧之间。
所述内侧固定连接框架2为固定平台，其由三个相同结构的三分之一环状套筒21构成，所述每个三分之一环装套筒21上均设置有一个导轨安装槽，且所述每个三分之一环装套筒21的连接部分均设置有三个均布的凸台螺栓孔22，所述每个三分之一环装套筒21通过三个均布的螺栓形成闭环紧固在机器人需要保护的位置上；所述外侧受力检测框架1为环形套筒，且所述外侧受力检测框架1的内侧设有三个圆周均布的筋板11。
所述测力分支机构3包括导轨31、滑块32、第一连杆33、第二连杆34和第三连杆35；所述导轨31分别固定连接在内侧固定连接框架2外侧设置的导轨安装槽内，所述滑块32滑动连接在导轨31的一端，所述第一连杆33的底端固定连接在滑块32的顶部，所述第二连杆34的底端通过销轴与第一连杆33的顶端连接，所述第三连杆35的底端通过销轴与第二连杆34的顶端连接，所述第三连杆35的顶端通过销轴与外侧受力检测框架1内侧的筋板11连接；
所述双向传力机构4包括第一气囊固定支架41、第二气囊固定支架42、第一气囊43、第二气囊44、气囊导杆45、气囊连接杆46、滑块连接杆47和连接管48；所述第一气囊固定支架41焊接在导轨31的前端，且所述第一气囊固定支架41的顶部设置有气压监测孔，所述第二气囊固定支架42紧固在导轨的中部，所述第一气囊43和第二气囊44通过气囊导杆45依次连接在第一气囊固定支架41和第二气囊固定支架42之间，所述气囊导杆45的两端分别与第一气囊固定支架41和第二气囊固定支架42螺纹连接，且所述第一气囊43和第二气囊44之间通过连接凸台连接，所述第一气囊43和第二气囊44的末端分别与第一气囊固定支架41和第二气囊固定支架42通过四个周向均布的螺栓连接，本实施例中，所述第一气囊43个第二气囊44的规格相同且填充有相同的气压；所述第二气囊固定支架42顶部的两侧设置有气囊连接杆46的托槽，所述气囊连接杆46分别对称设置在两侧的托槽中，所述两侧气囊连接杆46的前端分别通过螺栓与第一气囊43和第二气囊44的连接凸台两侧连接，所述两侧气囊连接杆46的后端分别通过螺栓与连接片49连接，所述滑块连接杆47的一端通过螺栓与连接片49连接，所述滑块连接杆47的另一端与滑块32螺纹连接；所述连接管48的下端与第一气囊43的充气口螺纹连接，所述连接管48的上端与第一气囊固定架41顶部气压监测孔的内侧螺纹连接；
所述气压传感器5与第一气囊固定支架41顶部监测孔外侧螺纹连接，并与连接管48上端的位置对应。
本发明的工作原理在于：所述内侧固定连接框架2固定在机器人相应位置，所述外侧受力检测框架1受到碰撞和内侧固定连接框架2产生相对位置变动，所述外侧受力检测框架1上所设筋板11带动第三连杆35产生相对位置变动，所述第三连杆35带动第二连杆34产生相对位置变动，所述第二连杆34带动第一连杆33产生相对位置变动，所述第一连杆33带动滑块32沿导轨31产生相对位置变动，所述滑块32拖动滑块连接杆47移动，所述滑块连接杆47带动连接片49移动，所述连接片49带动气囊连接杆46移动，所述气囊连接杆46带动连接片49移动，所述连接片49带动第一气囊43和第二气囊44移动，所述第一气囊43由于变形产生气压改变，从而所述气压传感器5检测到第一气囊43内部气压值的改变，并转换成电信号传至控制单元进行运算控制，从而保障机器人安全正常运行。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种多分支可变形的机器人保护装置，其特征在于：所述装置包括内侧固定连接框架、外侧受力检测框架、测力分支机构、双向传力机构和气压传感器；所述测力分支机构和双向传力机构分别对应的连接在内侧固定连接框架的外侧和外侧受力检测框架的内侧之间；所述气压传感器与双向传力机构的一端螺纹连接；
所述测力分支机构包括导轨、滑块、第一连杆、第二连杆和第三连杆；所述导轨固定连接在内侧固定连接框架外侧设置的导轨安装槽上，所述滑块滑动连接在导轨的一端，所述第一连杆固定连接在滑块的顶部，所述第二连杆的一端通过销轴与第一连杆顶端连接，所述第三连杆的一端通过销轴与第二连杆的另一端连接，所述第三连杆的另一端通过销轴与外侧受力检测框架的内侧连接；
所述双向传力机构包括第一气囊固定支架、第二气囊固定支架、第一气囊、第二气囊、气囊导杆、气囊连接杆、连接片、滑块连接杆和连接管；所述第一气囊固定支架固定连接在导轨的前端，所述第二气囊固定支架固定连接在导轨的中部，所述第一气囊和第二气囊通过气囊导杆依次连接在第一气囊固定支架和第二气囊固定支架之间，且所述第一气囊和第二气囊之间通过连接凸台连接，所述气囊连接杆分别对称设置在第二气囊固定支架的两侧，两侧气囊连接杆的一端分别与第一气囊和第二气囊的连接凸台两侧通过螺栓连接，两侧气囊连接杆的另一端分别与连接片通过螺栓连接，所述滑块连接杆的一端与连接片通过螺栓连接，所述滑块连接杆的另一端与滑块螺纹连接；所述连接管的一端与第一气囊充气口螺纹连接，所述连接管的另一端与第一气囊固定架顶部内侧的监测孔凸台螺纹连接；所述气压传感器与第一气囊固定架顶部外侧螺纹连接，且连接管端部位置对应。
2.根据权利要求1所述的一种多分支可变形的机器人保护装置，其特征在于：所述内侧固定连接框架由三个相同结构的三分之一环状套筒构成，每个三分之一环状 套筒上均设置有一个导轨安装槽，且每个三分之一环状 套筒的连接部分均设置有三个均布的凸台螺栓孔，每个三分之一环状 套筒通过三个均布的螺栓紧固在机器人上。
3.根据权利要求1所述的一种多分支可变形的机器人保护装置，其特征在于：所述外侧受力检测框架为环形套筒，且所述外侧受力检测框架内侧设有三个圆周均布且分别通过销轴与第三连杆相连的筋板。
4.根据权利要求1所述的一种多分支可变形的机器人保护装置，其特征在于：所述第一气囊和第二气囊的末端分别与第一气囊固定支架和第二气囊固定支架通过四个周向均布的螺栓连接。
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