[发明专利]一种应用于机器人非接触式人体碰撞检测装置及其方法

权利要求书

1.一种应用于机器人非接触式人体碰撞检测装置，其特征在于：包括数个感应器、数个模拟量采集器和后端处理器，每一个感应器分别通过一个模拟量采集器连接后端处理器；

模拟量采集器包括用于放大感应器采集到的电压信号的放大电路和用于滤波的滤波电路；

感应器包括三点式电容振荡器，三点式电容振荡器包括电感L、电容C1、传感器G、三极管BG1、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C2和电容C3，电感L1的1脚通过电容C1连接地线、2脚连接传感器G的1脚，传感器G的2脚与地线之间存在分布电容C0，传感器G的1脚还通过电容C3连接三极管BG1的基极，三极管BG1的发射极通过电阻R2连接地线，三极管BG1的基极还通过电阻R3连接正电源，三极管BG1的基极还连接二极管D1的正极，二极管D1的负极通过电阻R4连接地线，三极管BG1的集电极通过电阻R1连接正电源，电感L的1脚通过电容C2连接三极管BG1的继电器，三极管BG1的基极还连接模拟量采集器。

2.如权利要求1所述的一种应用于机器人非接触式人体碰撞检测装置，其特征在于：所述传感器G为粘贴在机器人表面上的金属膜。

3.如权利要求1所述的一种应用于机器人非接触式人体碰撞检测装置，其特征在于：所述放大电路为电压放大电路，由放大器及其外围电路构成，所述滤波电路用于对放大器的输入端信号和输出端信号进行滤波。

4.如权利要求1所述的一种应用于机器人非接触式人体碰撞检测装置，其特征在于：所述后端处理器为工控机。

5.一种应用于机器人非接触式人体碰撞检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：建立一种应用于机器人非接触式人体碰撞检测装置；

步骤2：当机器人启动时，感应器根据以下方法实时感应是否有人靠近机器人：

步骤S1：当无人接近机器人时，传感器G不会与人体之间形成电容，此时电容C1的容值小，相应的分布电容C0的两端的高频电压很大，设定此时的高频电压值为V1，再由电容C3将高频电压V1反馈到三极管BG1的基极，模拟量采集器从三极管BG1的基极采集高频电压V1，并将高频电压V1发送给工控机处理；

步骤S2：当有人接近机器人时，传感器G会与人体之间形成电容，此时人体与传感器G之间的感应电容增大，从而使分布电容C0增大，相应的分布电容C0的两端的高频电压变低，设定此时的高频电压值为V2，再由电容C3将高频电压V2反馈到三极管BG1的基极，模拟量采集器从三极管BG1的基极采集高频电压V2，并将高频电压V2发送给工控机处理；

步骤3：当机器人正常运动时，传感器G实时感应机器人周边的人体，模拟量采集器实时将传感器G的高频电压放大后发送给工控机进行分析；

步骤4：工控机按时间顺序存储实施高频电压，并且将前一时刻采集到的高频电压V_t-1和当前时刻采集到的高频电压V_t进行比较，在工控机中设定一个阈值Vm，当V_t-V_t-1大于Vm时，工控机判定此时有人体靠近，执行步骤6；

步骤5：工控机根据步骤4的方法多次对传感器G采集到的高频电压进行比较：当连续发现V_t-V_t-1大于Vm时，即判定此时人体在机器人的附近，工控机发出通知，控制机器人停止运动；反之，判定此时无人体靠近机器人，工控机不发出任何通知；

步骤6：机器人停止后，传感器G仍然实时感应周围人体，工控机等待一个时间T后，恢复对传感器G采集到的高频电压的分析，当当前时刻采集到的高频电压V_t与高频电压值V1相近，工控机发出缓慢移动机器人的通知，期间工控机继续实时分析当前时刻采集到的高频电压V_t，如果当前时刻采集到的高频电压V_t仍与高频电压V_t相近，即认为人已经离开，工控机发出机器人恢复正常运动的通知。