[发明专利]基于压力传感器阵列的协作机器人系统及其实现方法

说明书

本发明公开了基于压力传感器阵列的协作机器人系统及其实现方法，系统包括示教器、控制器和协作机器人，所述协作机器人包括运动控制模块和传感器阵列；方法包括：根据示教器设定的示教运动轨迹，控制协作机器人运动；根据传感器阵列获取的若干个力矩感应信号，计算合成力的受力点位置、合成力的力矩大小以及合成力的受力方向；根据合成力的受力点位置、合成力的力矩大小以及合成力的受力方向，生成运动控制指令；根据运动控制指令，控制协作机器人的运动动作。本发明的成本较低且实用性高，可广泛应用于智能机器人领域。

技术领域

本发明涉及智能机器人技术领域，尤其是基于压力传感器阵列的协作机器人系统及其实现方法。

背景技术

目前，市场上非协作机器人在人机协作安全设置的方法上普遍存在两个问题：一是为了保护人身安全，需要设置安全光栅，加大了设备及成本投入；二是操作复杂，不熟练操作的人员无法操作机器人。协作机器人能够解决这些问题。协作机器人的实现方式主要是在机械臂关节安装一个压力传感器，通过这个压力传感器把机械臂外部接触力转化成力矩，当拖拽示教时，人接触机器人时，压力传感器检测到人的接触力的方向和大小，机器臂沿着力矩的方向以与力矩大小成正相关的速度移动，从而实现拖拽示教；当正常工作时，当机械臂检测到外界接触力矩时，机器人停止，实现防碰撞。但是，现有的这种用压力传感器检测力矩的协作机器人在检测力矩时，需要排除机械臂本身的重量和惯性对检测结果的影响，而且不能检测受力点位置，不够实用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种成本低且实用性高的，基于压力传感器阵列的协作机器人系统及其实现方法。

本发明所采取的第一技术方案是：

基于压力传感器阵列的协作机器人系统，包括示教器、控制器和协作机器人，所述协作机器人包括运动控制模块和传感器阵列；其中：

所述示教器用于设定协作机器人的运动轨迹；

所述传感器阵列用于通过设于协作机器人表面的若干个传感器单元来获取力矩感应信号；

所述控制器，用于根据传感器阵列获取的多个力矩感应信号，计算出合成力的受力点位置、合成力的力矩大小以及合成力的受力方向，并根据合成力的受力点位置、合成力的力矩大小以及合成力的受力方向来生成运动控制指令；

所述运动控制模块，用于根据控制器发送的运动控制指令，控制协作机器人的运动动作。

进一步，所述示教器包括按键模块，所述按键模块用于获取用户的输入指令，并将输入指令发送到控制器。

进一步，还包括报警装置，所述报警装置用于根据控制器的控制指令，进行报警提示。

进一步，所述协作机器人还包括定位模块，所述定位模块用于获取协作机器人的位置信息。

本发明所采取的第二技术方案是：

基于压力传感器阵列的协作机器人系统的实现方法，包括以下步骤：

根据示教器设定的示教运动轨迹，控制协作机器人运动；

根据传感器阵列获取的若干个力矩感应信号，计算合成力的受力点位置、合成力的力矩大小以及合成力的受力方向；

根据合成力的受力点位置、合成力的力矩大小以及合成力的受力方向，生成运动控制指令；

根据运动控制指令，控制协作机器人的运动动作。

进一步，所述根据传感器阵列获取的若干个力矩感应信号，计算合成力的受力点位置、合成力的力矩大小以及合成力的受力方向这一步骤，包括以下步骤：

分别获取传感器阵列中多个传感器单元的受力点位置、力矩大小和受力方向；