[实用新型]一种机器人的人-机交互安全防护系统

说明书

技术领域

本实用新型属于机器人及人机交互技术领域，涉及一种机器人的人-机交互安全防护系统。

背景技术

在现代工业生产领域，一些工作往往需要机器人和人交互操作才能完成。这一过程中，人手和机械人末端执行器的抵近接触非常频繁，人的安全自然成为关注的焦点。因此，如何消除人和机器人之间的非正常接触碰撞已成为首要的安全理念。关于人-机交互操作的安全性，目前没有统一的处理方法。

现有的基于危险指数进行路径及轨迹规划的事前控制方法，虽然有较完善的理论设计。但需要大量的人-机交互信息支撑，实时性要求高，工程实用性不强。

有人提出关节柔顺设计的方法，它通过降低电机转子惯量到连杆的耦合性来提高安全性。但是连杆本身的惯量和能量却无法控制，同时在人-机碰撞时或后续时间，机器人仍为位置控制模式，人-机之间的碰撞力不可控。因此，关节柔顺设计不能从根本上解决安全性问题。

还有人提出在机器人末端执行器包裹黏弹性材料的方法来提高安全性，该法可在一定程度上降低冲击力和伤害程度，但该法过于单一，无法从根本上保证安全。

上述所有方法方式较为单一，没有融合其他有效方法，不能彻底解决安全性问题。且多数目前还仅仅停留在理论研究阶段，其实用性和前景也未知。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种机器人的人-机交互安全防护系统，该安全防护系统能够有效确保人-机交互操作时的安全性。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种机器人的人-机交互安全防护系统，所述安全防护系统由处于人-机交互环境中的语音提示装置1、安装于机器人摆臂末端执行器上的融合型传感器Ⅰ、覆盖在机器人摆臂末端执行器上的灵敏皮肤4以及信号传递线路组成。

所述融合型传感器Ⅰ由六维力传感器2和视觉传感器3组成；所述视觉传感器3用于对人脸、人手和目标物进行发现和识别；所述六维力传感器2用于测量三维直角坐标系中三个力分量和三个力矩分量，通过力信息帮助机器人调整交互操作时的接触力；所述灵敏皮肤4采用主动红外接近传感器，并以环状的形式覆盖在末端执行器上；所述语音提示装置1用于语音播报当前的状态、操作情况及是否出现错误，同时也可方便更改语音提示器的提示词。

进一步，所述视觉传感器3采用传感摄像头。

进一步，所述语音提示装置1还可以采用声光报警提示器。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型所述的安全防护系统基于多传感器系统，并依托融合型反馈控制算法，将视觉、力觉、肤觉传感器全面而充分应用到人-机交互操作的全过程中，全面、彻底地保证人-机交互操作时人的安全性；语音提示系统也使操作人员的操作更加便捷，有效提升人-机之间的安全系数；同时可根据不同的使用环境对该系统进行修改设置，工程实用性强。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：

图1为本实用新型所述系统的结构示意图；

图2为图1中融合型传感器Ⅰ的局部放大图；

图3为人-机交互安全距离示意图；

图4为传感器系统控制算法框图；

图5为对应于相关事件和状态的提示音示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。

图1为本实用新型所述系统的结构示意图，图2为图1中融合型传感器Ⅰ的局部放大图，如图所示，所述安全防护系统由处于人-机交互环境中的语音提示装置1、安装于机器人摆臂末端执行器上的融合型传感器Ⅰ、覆盖在机器人摆臂末端执行器上的灵敏皮肤4以及信号传递线路组成。

所述融合型传感器Ⅰ由六维力传感器2和视觉传感器3组成；所述视觉传感器3用于对人脸、人手和目标物进行发现和识别；所述六维力传感器2用于测量三维直角坐标系中三个力分量和三个力矩分量，通过力信息帮助机器人调整交互操作时的接触力；所述灵敏皮肤4采用主动红外接近传感器，并以环状的形式覆盖在末端执行器上；所述语音提示装置1用于语音播报当前的状态、操作情况及是否出现错误，同时也可方便更改语音提示器的提示词。在本实施例中，视觉传感器3采用传感摄像头；进一步，所述语音提示装置1还可以采用声光报警提示器。