一种机器人防碰撞系统及机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，特别是涉及一种机器人防碰撞系统及机器人。

背景技术：

随着工业4.0革命进程的推进，电力系统的自动化程度也在不断的提高，巡检机器人在配电室内的使用正变得越来越普遍，与传统的人工巡视、值守相比，巡检机器人的优势十分明显。一方面，配电室内各类设备多数具有一定的危险性，例如：各类电流表、电压表、功率因数表和空气开关和刀闸开关等，巡视人员稍有操作不慎就会对自身造成伤害，使用巡检机器人进行巡视则不存在这样的顾虑。另一方面，配电室内的巡视工作对工作人员的专业素质要求较高，且大量重复性的工作和封闭的环境对工作人员的影响和工作人员的自身状态都可能造成巡检结果的偏差，存在安全隐患，巡检机器人则由程序控制，对于这类重复性工作，可以错误率控制到较低的程度。

由于配电室内工作环境的未知性和多样性，巡检机器人在巡检的过程中难免会与设备发生碰撞，轻则损坏机器人的外观，重则造成机器人内部结构的损坏，影响机器人的正常巡检工作，更严重的就是可能破坏配电室内的设备，造成重大的人身安全事故。由于配电室内特殊的环境，对室内电力巡检机器人的防碰撞系统就提出了更高的要求，彻底杜绝意外事件的发生。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的是提供一种机器人防碰撞系统及机器人，以提高机器人的防护能力，延长机器人的使用寿命，提高对周围环境的保护能力。

本实用新型实施例提供了一种机器人防碰撞系统，该机器人防碰撞系统安装于机器人，所述机器人包括底座、驱动机构、安装于底座的机械臂以及位于机械臂末端的工作部；所述机器人防碰撞系统包括安装于所述底座朝向运行方向的第一非接触式位置传感器，以及安装于所述工作部朝向运行方向的第二非接触式位置传感器；

还包括控制器，所述控制器与所述驱动机构、所述第一非接触式位置传感器和所述第二非接触式位置传感器连接，用于当所述第一非接触式位置传感器或所述第二非接触式位置传感器检测到障碍物时，控制所述驱动机构停止运行。

进一步的技术方案中，所述机器人防碰撞系统还包括安装于所述底座朝向运行方向的防撞触边，所述防撞触边内设有接触式位置传感器，所述控制器还与所述接触式位置传感器连接，用于当所述接触式位置传感器检测到被触发时，控制所述驱动机构停止运行。

可选的技术方案中，所述第一非接触式位置传感器包括激光传感器或者超声波传感器；所述第二非接触式位置传感器包括激光传感器或者超声波传感器。

具体的技术方案中，所述第一非接触式位置传感器为激光传感器，所述第二非接触式位置传感器为超声波传感器。

进一步的技术方案中，该机器人防碰撞系统还包括安装于所述机械臂朝向运行方向的第三非接触式位置传感器，所述控制器还与所述第三非接触式位置传感器连接，用于当所述第三非接触式位置传感器检测到障碍物时，控制所述驱动机构停止运行。

具体的技术方案中，包括安装于所述机械臂沿高度方向均匀分布的多个第三非接触式位置传感器。

具体的技术方案中，所述第三非接触式位置传感器为超声波传感器。

进一步的技术方案中，所述机器人沿移动方向相背的前侧和后侧，所述底座朝向前侧的端面和朝向后侧的端面分别设置有一个所述第一非接触式位置传感器，所述工作部朝向前侧的端面和朝向上方的端面分别设置一个所述第二非接触式位置传感器。

进一步的技术方案中，机器人防碰撞系统包括两个第一非接触式位置传感器，所述两个第一非接触式位置传感器设置于所述底座的对角位置。

机器人使用本申请的机器人防碰撞系统，该防撞系统在底座具有设置于朝向运行方向的第一非接触式位置传感器，即机器人超某个方向运行时，在未与障碍物接触式，第一非接触式位置传感器就可以检测到前方存在障碍物，控制器则可以根据第一非接触式位置传感器的信号控制机器人停止运行，从而防止机器人与障碍物碰撞，一方面可以保护机器人受到损伤，另一方面也可以防止机器人损伤设备。同理，机器人具有机械臂，机械臂在工作过程中，带动其工作部向需要的方向运动，本申请在工作部也设置有第二非接触式位置传感器，当工作部即将与障碍物发生碰撞时，控制器还可以控制机械臂停止动作，从而保护机器人以及周围设备。本申请中的机器人防碰撞系统可以在多个方向角度防止机器人与障碍物碰撞，从而可以提高机器人的防护能力，延长机器人的使用寿命，提高对周围环境的保护能力。

本实用新型实施例还提供了一种机器人，该机器人包括上述任一技术方案中的机器人防碰撞系统。

该机器人的防护能力较好，使用寿命较长，且使用该机器人时，不易对周围环境中的设备造成损伤，对周围环境的保护能力也较好。

附图说明

图1为本实用新型一实施例机器人防碰撞系统应用示意图；

图2为本实用新型另一实施例机器人防碰撞系统应用示意图；

图3为本实用新型另一实施例机器人防碰撞系统应用示意图；

图4为本实用新型一实施例机器人的结构示意图。

附图标记：

100-机器人；

110-底座；

120-机械臂；

130-工作部；

1-第一非接触式位置传感器；

2-第二非接触式位置传感器；

3-防撞触边；

4-第三非接触式位置传感器；

200-障碍物。

具体实施方式

为提高机器人的防护能力，延长机器人的使用寿命，提高对周围环境的保护能力，本实用新型实施例提供了一种机器人防碰撞系统及机器人。为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本实用新型作进一步详细说明。

请参考图1和图2，本实用新型实施例提供了一种机器人防碰撞系统，该机器人防碰撞系统安装于机器人100，该机器人100包括底座110、驱动机构(图中未示出)、安装于底座110的机械臂120以及位于机械臂120末端的工作部130；机器人防碰撞系统包括安装于底座110朝向运行方向的第一非接触式位置传感器1，以及安装于工作部130朝向运行方向的第二非接触式位置传感器2；

还包括控制器(图中未示出)，控制器与驱动机构、第一非接触式位置传感器1和第二非接触式位置传感器2连接，用于当第一非接触式位置传感器1或第二非接触式位置传感器2检测到障碍物200时，控制驱动机构停止运行。

本申请的技术方案中，第一非接触式位置传感器1和第二非接触式位置传感器2连的数量均不做限制，可以根据实际需求选择增减。

机器人100使用本申请的机器人防碰撞系统，该防撞系统在底座110具有设置于朝向运行方向的第一非接触式位置传感器1，即机器人100超某个方向运行时，在未与障碍物200接触式，第一非接触式位置传感器1就可以检测到前方存在障碍物200，控制器则可以根据第一非接触式位置传感器1的信号控制机器人100停止运行，从而防止机器人100与障碍物200碰撞，一方面可以保护机器人100受到损伤，另一方面也可以防止机器人100损伤设备。同理，机器人100具有机械臂120，机械臂120在工作过程中，带动其工作部130向需要的方向运动，本申请在工作部130也设置有第二非接触式位置传感器2，当工作部130即将与障碍物200发生碰撞时，控制器还可以控制机械臂120停止动作，从而保护机器人100以及周围设备。本申请中的机器人防碰撞系统可以在多个方向角度防止机器人100与障碍物200碰撞，从而可以提高机器人100的防护能力，延长机器人100的使用寿命，提高对周围环境的保护能力。

具体的实施例中，上述机器人为室内电力巡检机器人，工作部为云台。由于配电室中具有很多设备，一方面，这些设备具有一定的危险性，可能对周围人产生危害，另一方面，这些设备受到损伤可能会带来较为严重的后果，一次使用机器人进行巡检且防止机器人与设备发生碰撞尤为重要，因此，具有本申请中机器人防碰撞系统的电力巡检机器人的应用具有重要的意义。

进一步的实施例中，机器人防碰撞系统还包括安装于底座110朝向运行方向的防撞触边3，防撞触边3内设有接触式位置传感器，控制器还与接触式位置传感器连接，用于当接触式位置传感器检测到被触发时，控制驱动机构停止运行。

该实施例中，机器人防碰撞系统除了设置有非接触式位置传感器，还设置了接触式位置传感器，当非接触式位置传感器工作出现问题时，若机器人100与其它设备发生碰撞，可以触发接触式位置传感器，控制器根据接触式位置传感器的信号控制机器人100停止运行，从而减少机器人100和设备受到的伤害，提高机器人防碰撞系统工作的可靠性。

具体的实施例中，防撞触边3包括金属框架，包裹于金属框架的柔性条，接触式位置传感器嵌入至柔性条。

通过将防撞触边3设置为金属框架和柔性条的组合，可以在金属框架为机器人100提供刚性支撑保护的同时，使柔性条提供碰撞缓冲保护，从而提高了防撞触边3对机器人100的防护。其中，金属框架可以为铝合金框架，以在起到刚性支撑保护的同时还能够减小机器人100车身的重量。柔性条可以为橡胶条或其它能够起到缓冲作用的柔性条。

具体的实施例中，防撞触边3可以仅设置于底座110朝向运行方向的侧面，也可以包围在底座110的周侧。

可选的实施例中，第一非接触式位置传感器1包括激光传感器或者超声波传感器；第二非接触式位置传感器2包括激光传感器或者超声波传感器。

根据实际需求选择合适的传感器即可，一个具体的实施例中，第一非接触式位置传感器1为激光传感器，第二非接触式位置传感器2为超声波传感器。通常，激光传感器的覆盖范围较广，但是自身重量较大，因此将激光传感器设置于底座110位置，一方面，底座110遇到障碍物200的概率较大，另一方面，底座110可以承受较大的重量。而超声波传感器的重量较轻，安装在工作部130则不会增加机械臂120的负担。

一个具体的实施例中，激光传感器可以采用北洋UST-05LN，北洋UST-05LN是一款二维激光测距扫描仪，它的检测区域能覆盖270°范围，最远可达5米。其工作原理是发射激光束到障碍物200上，然后通过飞行时间技术(TOF)测量、计算与障碍物200之间的距离，该传感器可以在0.5°范围内实现541个测量步长。使用者可以根据实际需求对传感器的测量区域进行划分，最多可分成31个区域，而每个区域又可以分成三个输出信号，当检测到某一区域内有障碍物200时，该区域的检测信号就会关闭，控制器则可以根据检测信号关闭的情况控制驱动装置的速度。

另一个具体的实施例中，超声波传感器可以采用UM18-2超声波传感器，UM18-2超声波传感器采用时间测量原理，测量精度高，不受被检测物体颜色和厚度的影响，对污垢、灰尘以及雾气的影响不敏感，并且可同时提供模拟量和数字量输出，最大的测量距离可达1.3米，其自身重量只有30克。

请参考图3，进一步的实施例中，机器人防碰撞系统还包括安装于机械臂120朝向运行方向的第三非接触式位置传感器4，控制器还与第三非接触式位置传感器4连接，用于当第三非接触式位置传感器4检测到障碍物200时，控制驱动机构停止运行。

该实施例中，在机器人100的机械臂120上设置有第三非接触式位置传感器4，因此，当底座110所在的平面未出现障碍物200，而机械臂120所在的平面出现障碍物200时，也可以及时停止机器人100的运行，进一步减少可能受到的伤害。

请继续参考图3，具体的，机器人防碰撞系统包括安装于机械臂120沿高度方向均匀分布的多个第三非接触式位置传感器4。

该实施例中，可以增加第三非接触式位置传感器4的覆盖区域，从而提高对障碍物200的检测效果，可以进一步提高机器人100的防护能力，延长机器人100的使用寿命，提高对周围环境的保护能力。

具体的实施例中，第三非接触式位置传感器4的类型不限，可以为超声波传感器或者激光传感器。具体的实施例中第三非接触式位置传感器4为超声波传感器。超声波传感器的重量较轻，因此，可以减少对机械臂120的负重的增加。

一个具体的实施例中，机器人100沿移动方向相背的前侧和后侧，底座110朝向前侧的端面和朝向后侧的端面分别设置有一个第一非接触式位置传感器1，工作部130朝向前侧的端面和朝向上方的端面分别设置一个第二非接触式位置传感器2。

具体的实施例中，机器人100前进方向和后退方向各装一个第一非接触式位置传感器1，因为机器人100通常需要向这两个方向进行大范围的移动，容易与障碍物200发生碰撞，因此，该方案可以较好的提高机器人100的防护效果，且可以减少第一非接触式位置传感器1的数量，降低成本。工作部130需要上升和降低，因此在工作部130朝向上方的方向也设置一个第二非接触式位置传感器2，从而可以防止机械臂120在空间较低矮的位置升起工作部130，导致工作部130与障碍物200相撞的情况，可以保护工作部130以及设备。

另一个具体的实施例中，机器人防碰撞系统包括两个第一非接触式位置传感器1，两个第一非接触式位置传感器1设置于底座110的对角位置。

该实施例中，第一非接触式位置传感器1设置于底座110的角位置，则可以发出的信号被底座110阻挡的范围较小，可检测范围较大，因此，该实施例中的机器人防碰撞系统检测范围较大，防护效果更好。

请参考图4，本实用新型实施例还提供了一种机器人100，该机器人100包括上述任一技术方案中的机器人防碰撞系统。

该机器人100的防护能力较好，使用寿命较长，且使用该机器人100时，不易对周围环境中的设备造成损伤，对周围环境的保护能力也较好。

进一步的实施例中，上述机器人为室内电力巡检机器人。由于配电室中具有很多设备，一方面，这些设备具有一定的危险性，可能对周围人产生危害，另一方面，这些设备受到损伤可能会带来较为严重的后果，一次使用机器人进行巡检且防止机器人与设备发生碰撞尤为重要，因此，具有本申请中机器人防碰撞系统的电力巡检机器人的应用具有重要的意义。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。