[发明专利]一种用于机器人碰撞检测的防撞装置

说明书

本发明涉及一种用于机器人碰撞检测的防撞装置，包括导向轴支座、力传感器和执行器夹具，导向轴支座和力传感器固接，执行器夹具包括夹具本体和气动吸盘，夹具本体内设有通孔，通孔的导通方向平行于从导向轴支座到力传感器的延伸方向，通孔内设有多个弹簧，每个弹簧的两端分别固接于夹具本体，多个弹簧之间分别具有夹角，多个弹簧中部分别连接且连接点与力传感器固接。当气动吸盘与外部设备或人体发生碰撞时，夹具本体内的多个交互连接的弹簧能够从不同角度对撞击力进行缓冲，能够增大碰撞时接触力阈值，可实现较大的缓冲，不会伤害力传感器、外部设备或人体，能够保证人机物理交互的安全性。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种用于机器人碰撞检测的防撞装置。

背景技术

人机共融是当前的研究热点，且市场需求旺盛。协作机器人将很快成为人类的同事，除了帮助人类在复杂或体力要求高的工业环境中工作，还可以成为家庭多功能的服务助理。

为了使机器人能够与人类共享其工作空间并与人类进行物理交互，需要快速可靠地处理整个机器人结构上可能发生的碰撞，以及做出安全的反应控制策略。碰撞检测的主要目的是减少碰撞力对机器人本体的影响，避免机器人本体或者外围设备损坏，同时避免机器人与人交互时对人造成伤害。当碰撞发生时，机器人会做出反应策略，比如立即停止，并沿之前的行走路径往反方向移动一小段距离以释放残余应力。当碰撞报警被确认之后，不需要重新上电，机器人就可以继续沿着之前的路径继续工作。

力觉检测是人机物理交互的重要组成部分。力传感器可用于控制机器人手所产生的力，在进行费力的工作中以及限制性作业、协调作业等方面是有效的，是一种特别重要的传感器。

现有技术用于机器人碰撞检测的装置通常包括导向轴支座、力传感器和执行器夹具，执行器夹具包括夹具本体和气动吸盘，导向轴支座固接于机器人末端，力传感器设于导向轴支座和夹具本体之间，夹具本体与力传感器、导向轴支座通过螺栓固定连接，气动吸盘安装在夹具本体上。其存在以下技术问题：

当气动吸盘与外部设备或人体发生碰撞时，由于装置刚性大，碰撞时接触力阈值较小，无法实现缓冲，导致容易伤害力传感器、外部设备或人体，无法保证人机物理交互的安全性。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种用于机器人碰撞检测的防撞装置，其具有较高的结构柔顺性，能够增大碰撞时接触力阈值，可以承受较大的碰撞力，当气动吸盘与外部设备或人体发生碰撞时可实现较大的缓冲，不会伤害力传感器、外部设备或人体，能够保证人机物理交互的安全性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于机器人碰撞检测的防撞装置，包括导向轴支座、力传感器和执行器夹具，导向轴支座和力传感器固接，执行器夹具包括夹具本体和气动吸盘，夹具本体内设有通孔，通孔的导通方向平行于从导向轴支座到力传感器的延伸方向，通孔内设有多个弹簧，每个弹簧的两端分别固接于夹具本体，多个弹簧之间分别具有夹角，多个弹簧中部分别连接且连接点与力传感器固接。

进一步，每个弹簧均垂直于通孔的导通方向。

进一步，通孔内还设有连接件，多个弹簧环绕排布于连接件四周形成阵列，每个弹簧均一端固接于夹具本体且另一端固接于连接件。

进一步，连接件为圆柱体连接件，连接件端面垂直于通孔的导通方向，每个弹簧的另一端均固接于连接件的圆周侧壁。

进一步，对应每个弹簧，夹具本体均设有夹具凹槽，连接件均设有连接凹槽，每个弹簧两端分别固接于对应的夹具凹槽和连接凹槽。

进一步，每个弹簧的长度均为5～10mm，节距均为0.2～0.5mm。

进一步，气动吸盘数量为4个，4个气动吸盘分别设置在夹具本体端面的四角。

进一步，力传感器为六维力传感器。