一种工业机器人防撞人保护装置的制作方法

本实用新型涉及工业机器人技术领域，尤其涉及一种工业机器人防撞人保护装置。

背景技术：

目前，大部分中高职院校开展的工业机器人实训课程，应用的机器人主体实训设备，在师生调试和运行过程中，常会出现撞人的情况，尤其对于刚接触机器人实训的学生更是危险。虽然大部分工业机器人本体具有防碰撞保护装置，但是该装置是以碰撞后的力实现碰撞保护，即超过一定碰撞公斤数，则机器人停止运转，常见的实训类机器人碰撞保护设定为5kg。即便如此，5kg的力如果一旦撞到人，后果不堪设想。因此，目前实训类工业机器人设备中，存在的缺陷是：

除了特定工具的配套设备外，其他手臂关节，无法在碰撞前停止动作，只能在碰撞后才能停止动作，对师生操作安全造成威胁，对工业机器人本身也会造成损坏。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的一种工业机器人防撞人保护装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种工业机器人防撞人保护装置，包括稳压电源模块、光电传感器组、控制模块和机器人，所述机器人包括主机械臂和轴机械臂，主机械臂安装在支座上，轴机械臂安装在主机械臂的顶部，光电传感器组包括第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器、第五传感器和第六传感器，第一传感器、第二传感器、第四传感器和第五传感器分别安装在主机械臂的两侧侧壁上，第三传感器和第六传感器分别安装在轴机械臂的两侧侧壁上，所述稳压电源模块与控制模块共地连接，控制模块设置在机器人的内部；

所述稳压电源模块为单相电22v稳压和信号电路，该电路由av220v-ac12v变压器和5v输出的直流稳压模块和稳压输出值正常指示灯构成；

所述机器人的内部设置有所述的控制模块，控制模块的控制器核心为型号89s52的单片机，其最小系统由晶振电路和复位电路构成。

优选的，所述稳压电源模块包括有t1、u1、r1和led_red，其中，t1为交流降压变压器，u1为交流转直流降压稳压芯片，r1是330ω-1/4w电阻，led_red是红色发光二极管。

优选的，所述t1的l和n分别与机器人供电系统中的22ov火线与零线相连，t1的1端与u1的+vin端相连，t1的2端与u1的-vin端相连，u1的+vo端与r1的1端相连，u1的gnd端与led_red的阴极端相连，r1的2端与led_red的阳极端相连。

优选的，所述控制模块由单片机控制电路构成，单片机控制电路包括有u2、u3、r2、r3、c1、c2和xtal，其中，u2为89s52单片机，u3为机器人控制器i/o板，r2为220ω-1/4w电阻，r3为1kω-1/4w电阻，c1、c2均为22uf电容，xtal为12mhz晶体振荡器。

优选的，所述r2的1端、u2的40端均与u1的+vo端相连，r2的2端与s1的1端、u2的9端相连，s1的2端与r3的2端相连，r3的1端、c1的1端、c2的1端、u2的20端均与u1的gnd端相连，c1的2端与xtal的2端、u2的18端相连，c2的2端与xtal的1端、u2的19端相连，u2的39端与u3的x3.1端相连。

优选的，所述第一传感器为u1，第二传感器为u2，第三传感器为u3，第四传感器为u7，第五传感器为u8，第六传感器为u9。

优选的，所述u4的1端、u5的1端、u6的1端、u7的1端、u8的1端、u9的1端均与u1的+vo端相连，u4的3端、u5的3端、u6的3端、u7的3端、u8的3端、u9的3端均与u1的gnd端相连，u4的2端与u2的10端相连，u5的2端与u2的11端相连，u6的2端与u2的12端相连，u7的2端与u2的13端相连，u8的2端与u2的14端相连，u9的2端与u2的15端相连。

优选的，所述光电传感器组内每个传感器均为扁平型漫反射式光电传感器，每个传感器均有3个接线端，1端是电源端、2端是信号端、3端是接地端。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型是针对现有串联6轴工业机器人实训设备进行改造，可以提高实训设备的操作安全性，降低操作人员被机器人碰撞的风险。

2、本实用新型装置使用的器件成本低，可靠性高，可操作性强，易于生产。

3、本实用新型在开展工业机器人相关实训课程的院校中具有极大的推广性和应用性，可充分助力安全实训，可以提升师生安全生产意识。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种工业机器人防撞人保护装置的结构左视图；

图2为本实用新型提出的一种工业机器人防撞人保护装置的结构右视图；

图3为本实用新型提出的一种工业机器人防撞人保护装置的ac220v转dc5v稳压电路原理图；

图4为本实用新型提出的一种工业机器人防撞人保护装置的单片机最小系统电路原理图；

图5为本实用新型提出的一种工业机器人防撞人保护装置的6个传感器电路接线图；

图6为本实用新型提出的一种工业机器人防撞人保护装置的系统整体结构框图。

图中：1主机械臂、2第一传感器、3第二传感器、4轴机械臂、5第三传感器、6第四传感器、7第五传感器、8第六传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-6，一种工业机器人防撞人保护装置，包括稳压电源模块、光电传感器组、控制模块和机器人，机器人包括主机械臂1和轴机械臂4，主机械臂1安装在支座上，轴机械臂4安装在主机械臂1的顶部，光电传感器组包括第一传感器2、第二传感器3、第三传感器5、第四传感器6、第五传感器7和第六传感器8，第一传感器2、第二传感器3、第四传感器6和第五传感器7分别安装在主机械臂1的两侧侧壁上，第三传感器5和第六传感器8分别安装在轴机械臂4的两侧侧壁上，稳压电源模块与控制模块共地连接，控制模块设置在机器人的内部；

进一步的，稳压电源模块为单相电22v稳压和信号电路，该电路由av220v-ac12v变压器和5v输出的直流稳压模块和稳压输出值正常指示灯构成；机器人的内部设置有控制模块，控制模块的控制器核心为型号89s52的单片机，其最小系统由晶振电路和复位电路构成。

其中，稳压电源模块包括有t1、u1、r1和led_red（稳压输出端为若干漫反射光电传感器和单片机系统供电），其中，t1为交流降压变压器，u1为交流转直流降压稳压芯片，r1是330ω-1/4w电阻，led_red是红色发光二极管；t1的l和n分别与机器人供电系统中的22ov火线与零线相连，t1的1端与u1的+vin端相连，t1的2端与u1的-vin端相连，u1的+vo端与r1的1端相连，u1的gnd端与led_red的阴极端相连，r1的2端与led_red的阳极端相连。

另外，控制模块由单片机控制电路构成（单片机的作用是判断传感器采集信息的电平变化，以此得出是否存在碰撞危险的结论，一旦存在碰撞隐患，其i/o口会立即向工业机器人控制器发出电平变化信号，以此停止机器人的动作），单片机控制电路包括有u2、u3、r2、r3、c1、c2和xtal，其中，u2为89s52单片机，u3为机器人控制器i/o板，r2为220ω-1/4w电阻，r3为1kω-1/4w电阻，c1、c2均为22uf电容，xtal为12mhz晶体振荡器；r2的1端、u2的40端均与u1的+vo端相连，r2的2端与s1的1端、u2的9端相连，s1的2端与r3的2端相连，r3的1端、c1的1端、c2的1端、u2的20端均与u1的gnd端相连，c1的2端与xtal的2端、u2的18端相连，c2的2端与xtal的1端、u2的19端相连，u2的39端与u3的x3.1端相连。

还有就是，光电传感器组内每个传感器均为扁平型漫反射式光电传感器（该传感器的发射管和接收管在同一平面上，可以判断是否有物体接近），每个传感器均有3个接线端，1端是电源端、2端是信号端、3端是接地端，第一传感器2为u1，第二传感器3为u2，第三传感器5为u3，第四传感器6为u7，第五传感器7为u8，第六传感器8为u9；u4的1端、u5的1端、u6的1端、u7的1端、u8的1端、u9的1端均与u1的+vo端相连，u4的3端、u5的3端、u6的3端、u7的3端、u8的3端、u9的3端均与u1的gnd端相连，u4的2端与u2的10端相连，u5的2端与u2的11端相连，u6的2端与u2的12端相连，u7的2端与u2的13端相连，u8的2端与u2的14端相连，u9的2端与u2的15端相连。

本实施例中，交流降压变压器将220v输入电压降压至12v为系统供电，当检测到障碍时，光电传感器的输出电平会发生变化，电平信号与单片机i/o口相连并通过信号线将电平信息传送至单片机，单片机接收来自6个传感器发出的信号，根据电平信号做出判断后，向机器人控制器i/o板发送继续运行/停止运行的指令。

其中，当有人或物体接近时，会将发射出的红外线以漫反射的形式被接收管接收，以此判断有物体接近，该传感器的发射管距离可调，根据实际需求情况，可以调整检测距离，即确定机器人使用的安全距离。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。