【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及協(xié)作機(jī)器人，具體為一種可自動(dòng)躲避工作空間障礙物的協(xié)作機(jī)器人。
技術(shù)介紹
1、協(xié)作機(jī)器人是旨在在共享空間中與人類互動(dòng)或在附近安全工作的機(jī)器人，協(xié)作機(jī)器人設(shè)計(jì)的初衷就是為了提高機(jī)器人協(xié)作工作人員的安全性，降低機(jī)器人在生產(chǎn)過程中對人帶來傷害的風(fēng)險(xiǎn)，將人的認(rèn)知能力與機(jī)器人的效率結(jié)合在一起，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作的安全性。
2、現(xiàn)有的協(xié)作機(jī)器人存在的缺陷是：
3、1、專利文件jp2009018409a公開了制造合作機(jī)器人合作伙伴的方法，但是上述文件中缺少獲取周圍環(huán)境中障礙物形狀、材質(zhì)、方位和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的方法，無法更具實(shí)時(shí)變化的環(huán)境對已經(jīng)設(shè)定好的路徑進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，容易出現(xiàn)碰撞到障礙物的技術(shù)問題；
4、2、專利文件us06678582b2公開了用于避免協(xié)作機(jī)器人之間碰撞的方法和控制裝置，但是上述文件中的協(xié)作機(jī)器人有且僅有單一的環(huán)境識別結(jié)構(gòu)，在使用過程中存在識別誤差，容易導(dǎo)致協(xié)作機(jī)器人受損的技術(shù)問題；
5、3、專利文件us09592606b2公開了用于控制機(jī)器人的方法和控制裝置，但是上述文件中缺少應(yīng)急處理的結(jié)構(gòu)，尤其是在電池出現(xiàn)起火等情況時(shí)，機(jī)器人無法進(jìn)行有效避免傷害到工作人員的處理結(jié)構(gòu)；
6、4、專利文件cn110682286b公開了一種協(xié)作機(jī)器人實(shí)時(shí)避障方法，但是上述文件中缺少對供給能源的電池進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測的設(shè)備，使用時(shí)存在有安全風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種可自動(dòng)躲避工作空間障礙物的協(xié)作機(jī)器人，
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：一種可自動(dòng)躲避工作空間障礙物的協(xié)作機(jī)器人，包括協(xié)作機(jī)器人本體，所述協(xié)作機(jī)器人本體的外壁嵌合安裝有環(huán)境采集模塊和障礙物檢測模塊，所述環(huán)境采集模塊用于實(shí)時(shí)獲取協(xié)作機(jī)器人周邊的環(huán)境數(shù)據(jù)，所述障礙物檢測模塊用于對障礙物的形狀、材質(zhì)、方位和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行檢測；
3、所述環(huán)境采集模塊包括若干個(gè)視覺傳感器，所述視覺傳感器分別嵌合安裝于協(xié)作機(jī)器人本體正面的中部、背面的中部和兩側(cè)的前端，所述障礙物檢測模塊包括激光雷達(dá)傳感器和若干個(gè)毫米波雷達(dá)傳感器，所述激光雷達(dá)傳感器嵌合安裝于協(xié)作機(jī)器人本體正面的頂壁，所述毫米波雷達(dá)傳感器分別安裝于協(xié)作機(jī)器人本體的四角；
4、所述環(huán)境采集模塊和障礙物檢測模塊均通過電性連接有處理器模塊，所述處理器模塊包括有碰撞檢測算法、路徑優(yōu)化模塊和速度調(diào)控模塊，所述碰撞檢測算法用于預(yù)測協(xié)作機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡是否會(huì)與障礙物相交，所述路徑優(yōu)化模塊用于在預(yù)測到協(xié)作機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡與障礙物相交時(shí)，通過對原先路徑進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，獲取不與障礙物相交的路徑，所述速度調(diào)控模塊用于在預(yù)測到協(xié)作機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡與障礙物相交時(shí)，同時(shí)協(xié)作機(jī)器人與障礙物之間的距離低于設(shè)定閾值時(shí)，發(fā)出放緩協(xié)作機(jī)器人的移動(dòng)速度的指令，所述處理器模塊通過電性連接有plc控制器，所述plc控制器通過電性連接有執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
5、優(yōu)選的，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括底盤機(jī)架，底盤機(jī)架的底部四角均安裝有紅外線傳感器，紅外線傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測底盤機(jī)架與地面的距離，底盤機(jī)架的底部安裝有若干個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。
6、優(yōu)選的，所述協(xié)作機(jī)器人本體背面的底部開設(shè)有第一電源室，第一電源室的內(nèi)壁活動(dòng)連接有可拆卸式電池包，第一電源室的內(nèi)壁嵌合安裝有第一溫度傳感器和第一煙霧傳感器，且第一溫度傳感器和第一煙霧傳感器均與處理器模塊通過電性連接。
7、優(yōu)選的，所述第一電源室的外壁緊密貼合有冷卻管，冷卻管的一端連接有輸出泵，冷卻管的另一端安裝有冷卻液箱，且冷卻液箱安裝于協(xié)作機(jī)器人本體內(nèi)部。
8、優(yōu)選的，所述協(xié)作機(jī)器人本體內(nèi)部安裝有第二電源室，第二電源室內(nèi)壁安裝有固定式備用電池，固定式備用電池的輸出端和輸入端均通過電性連接有配電盒，且配電盒與第一電源室通過電性連接，配電盒用于對各用電設(shè)備進(jìn)行電力分配，第二電源室的內(nèi)壁嵌合安裝有第二溫度傳感器和第二煙霧傳感器。
9、優(yōu)選的，所述處理器模塊分別通過電性連接有應(yīng)急處理模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊，應(yīng)急處理模塊僅用于接收從處理器模塊傳遞的第一電源室和第二電源室內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)和煙霧數(shù)據(jù)，應(yīng)急處理模塊包括高溫報(bào)警模式和應(yīng)急保護(hù)模式，高溫報(bào)警模式用于在檢測到第一電源室或第二電源室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)超過閾值，煙霧數(shù)據(jù)未檢測到煙霧，應(yīng)急處理模塊啟動(dòng)聲光報(bào)警器，提醒周圍人員避免接近，同時(shí)處理器模塊進(jìn)行自檢，并通過數(shù)據(jù)傳輸模塊對高溫和自檢數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。
10、優(yōu)選的，所述應(yīng)急保護(hù)模式用于在檢測到第一電源室或第二電源室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)和煙霧數(shù)據(jù)均超過閾值，應(yīng)急處理模塊啟動(dòng)聲光報(bào)警器，并將數(shù)據(jù)反饋到處理器模塊，處理器模塊啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并根據(jù)反饋數(shù)據(jù)控制配電盒切斷第一電源室或第二電源室供電，并核實(shí)協(xié)作機(jī)器人本體周圍環(huán)境數(shù)據(jù)，選擇空曠位置，并控制plc控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)啟動(dòng)協(xié)作機(jī)器人本體進(jìn)行移動(dòng)。
11、優(yōu)選的，所述協(xié)作機(jī)器人本體一側(cè)開設(shè)有存儲(chǔ)箱，存儲(chǔ)箱的一側(cè)通過鉸鏈安裝有一組箱門，箱門的一側(cè)安裝有電子鎖，協(xié)作機(jī)器人本體的頂部安裝有控制臺，且控制臺頂部的尾端安裝于聲光報(bào)警器的底部，控制臺頂部的前端安裝有觸控顯示屏，觸控顯示屏用于顯示協(xié)作機(jī)器人本體各類數(shù)據(jù)和控制電子鎖。
12、優(yōu)選的，該可自動(dòng)躲避工作空間障礙物的協(xié)作機(jī)器人的工作步驟如下：
13、s1、通過環(huán)境采集模塊采用視覺傳感器獲取協(xié)作機(jī)器人周邊的環(huán)境數(shù)據(jù)，視覺傳感器采用的是深度相機(jī)，障礙物檢測模塊通過激光雷達(dá)傳感器和毫米波雷達(dá)傳感器，獲取障礙物的形狀、材質(zhì)、方位和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；
14、s2、根據(jù)獲取到環(huán)境數(shù)據(jù)，通過采用碰撞檢測算法、路徑優(yōu)化模塊，獲取不與障礙物相交的路徑，通過處理器模塊發(fā)送指令到plc控制器控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)使協(xié)作機(jī)器人按照避障路徑進(jìn)行移動(dòng)，并根據(jù)檢測的環(huán)境變化實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)避障路徑，保證協(xié)作機(jī)器人的移動(dòng)能夠躲避工作空間中的障礙物；
15、s3、在協(xié)作機(jī)器人行駛過程中，通過紅外線傳感器的設(shè)置，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測底盤機(jī)架的四角與地面的距離，在監(jiān)測到底盤機(jī)架的四角存在有與地面距離超過閾值的數(shù)值時(shí)，通過處理器模塊發(fā)送指令到plc控制器控制驅(qū)動(dòng)輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而停止協(xié)作機(jī)器人移動(dòng)；
16、s4、通過可拆卸式電池包、固定式備用電池和配電盒的設(shè)置，可拆卸式電池包用于常態(tài)下協(xié)作機(jī)器人用電，固定式備用電池用于可拆卸式電池包出現(xiàn)損壞或沒電情況下使用；
17、s5、通過配電盒的設(shè)置，常態(tài)下可拆卸式電池包用于協(xié)作機(jī)器人用電同時(shí)為固定式備用電池補(bǔ)電，在第一電源室或第二電源室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)和煙霧數(shù)據(jù)均超過閾值時(shí)，配電盒用于切斷第一電源室或第二電源室，使用正常的電源室為協(xié)作機(jī)器人供電，通過處理器模塊控制協(xié)作機(jī)器人移動(dòng)空曠遠(yuǎn)離人群的位置。
18、優(yōu)選的，在所述s3中還包括如下步驟：
19、s31、避免因環(huán)境采集模塊和障礙物檢測模塊檢測的誤差，而導(dǎo)致協(xié)作機(jī)器人受損的情況出現(xiàn)，進(jìn)一步提高協(xié)作機(jī)器人的避障效果和使用安全性；
20、在本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種可自動(dòng)躲避工作空間障礙物的協(xié)作機(jī)器人，包括協(xié)作機(jī)器人本體(1)，其特征在于：所述協(xié)作機(jī)器人本體(1)的外壁嵌合安裝有環(huán)境采集模塊(2)和障礙物檢測模塊(3)，所述環(huán)境采集模塊(2)用于實(shí)時(shí)獲取協(xié)作機(jī)器人周邊的環(huán)境數(shù)據(jù)，所述障礙物檢測模塊(3)用于對障礙物的形狀、材質(zhì)、方位和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行檢測；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動(dòng)躲避工作空間障礙物的協(xié)作機(jī)器人，其特征在于：所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)(12)包括底盤機(jī)架(13)，底盤機(jī)架(13)的底部四角均安裝有紅外線傳感器(14)，紅外線傳感器(14)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測底盤機(jī)架(13)與地面的距離，底盤機(jī)架(13)的底部安裝有若干個(gè)驅(qū)動(dòng)輪(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動(dòng)躲避工作空間障礙物的協(xié)作機(jī)器人，其特征在于：所述協(xié)作機(jī)器人本體(1)背面的底部開設(shè)有第一電源室(20)，第一電源室(20)的內(nèi)壁活動(dòng)連接有可拆卸式電池包(21)，第一電源室(20)的內(nèi)壁嵌合安裝有第一溫度傳感器(22)和第一煙霧傳感器(23)，且第一溫度傳感器(22)和第一煙霧傳感器(23)均與處理器模塊(7)通過電性連接。
4.
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動(dòng)躲避工作空間障礙物的協(xié)作機(jī)器人，其特征在于：所述協(xié)作機(jī)器人本體(1)內(nèi)部安裝有第二電源室(27)，第二電源室(27)內(nèi)壁安裝有固定式備用電池(28)，固定式備用電池(28)的輸出端和輸入端均通過電性連接有配電盒(29)，且配電盒(29)與第一電源室(20)通過電性連接，配電盒(29)用于對各用電設(shè)備進(jìn)行電力分配，第二電源室(27)的內(nèi)壁嵌合安裝有第二溫度傳感器(30)和第二煙霧傳感器(31)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動(dòng)躲避工作空間障礙物的協(xié)作機(jī)器人，其特征在于：所述處理器模塊(7)分別通過電性連接有應(yīng)急處理模塊(32)和數(shù)據(jù)傳輸模塊(33)，應(yīng)急處理模塊(32)僅用于接收從處理器模塊(7)傳遞的第一電源室(20)和第二電源室(27)內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)和煙霧數(shù)據(jù)，應(yīng)急處理模塊(32)包括高溫報(bào)警模式(34)和應(yīng)急保護(hù)模式(35)，高溫報(bào)警模式(34)用于在檢測到第一電源室(20)或第二電源室(27)內(nèi)溫度數(shù)據(jù)超過閾值，煙霧數(shù)據(jù)未檢測到煙霧，應(yīng)急處理模塊(32)啟動(dòng)聲光報(bào)警器(36)，提醒周圍人員避免接近，同時(shí)處理器模塊(7)進(jìn)行自檢，并通過數(shù)據(jù)傳輸模塊(33)對高溫和自檢數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動(dòng)躲避工作空間障礙物的協(xié)作機(jī)器人，其特征在于：所述應(yīng)急保護(hù)模式(35)用于在檢測到第一電源室(20)或第二電源室(27)內(nèi)溫度數(shù)據(jù)和煙霧數(shù)據(jù)均超過閾值，應(yīng)急處理模塊(32)啟動(dòng)聲光報(bào)警器(36)，并將數(shù)據(jù)反饋到處理器模塊(7)，處理器模塊(7)啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸模塊(33)對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并根據(jù)反饋數(shù)據(jù)控制配電盒(29)切斷第一電源室(20)或第二電源室(27)供電，并核實(shí)協(xié)作機(jī)器人本體(1)周圍環(huán)境數(shù)據(jù)，選擇空曠位置，并控制PLC控制器(11)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)(12)啟動(dòng)協(xié)作機(jī)器人本體(1)進(jìn)行移動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動(dòng)躲避工作空間障礙物的協(xié)作機(jī)器人，其特征在于：所述協(xié)作機(jī)器人本體(1)一側(cè)開設(shè)有存儲(chǔ)箱(37)，存儲(chǔ)箱(37)的一側(cè)通過鉸鏈安裝有一組箱門(38)，箱門(38)的一側(cè)安裝有電子鎖(39)，協(xié)作機(jī)器人本體(1)的頂部安裝有控制臺(40)，且控制臺(40)頂部的尾端安裝于聲光報(bào)警器(36)的底部，控制臺(40)頂部的前端安裝有觸控顯示屏(41)，觸控顯示屏(41)用于顯示協(xié)作機(jī)器人本體(1)各類數(shù)據(jù)和控制電子鎖(39)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的一種可自動(dòng)躲避工作空間障礙物的協(xié)作機(jī)器人的使用方法，其特征在于，該可自動(dòng)躲避工作空間障礙物的協(xié)作機(jī)器人的工作步驟如下：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種可自動(dòng)躲避工作空間障礙物的協(xié)作機(jī)器人的使用方法，其特征在于，在所述S3中還包括如下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種可自動(dòng)躲避工作空間障礙物的協(xié)作機(jī)器人，包括協(xié)作機(jī)器人本體(1)，其特征在于：所述協(xié)作機(jī)器人本體(1)的外壁嵌合安裝有環(huán)境采集模塊(2)和障礙物檢測模塊(3)，所述環(huán)境采集模塊(2)用于實(shí)時(shí)獲取協(xié)作機(jī)器人周邊的環(huán)境數(shù)據(jù)，所述障礙物檢測模塊(3)用于對障礙物的形狀、材質(zhì)、方位和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行檢測；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動(dòng)躲避工作空間障礙物的協(xié)作機(jī)器人，其特征在于：所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)(12)包括底盤機(jī)架(13)，底盤機(jī)架(13)的底部四角均安裝有紅外線傳感器(14)，紅外線傳感器(14)用于實(shí)時(shí)監(jiān)測底盤機(jī)架(13)與地面的距離，底盤機(jī)架(13)的底部安裝有若干個(gè)驅(qū)動(dòng)輪(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動(dòng)躲避工作空間障礙物的協(xié)作機(jī)器人，其特征在于：所述協(xié)作機(jī)器人本體(1)背面的底部開設(shè)有第一電源室(20)，第一電源室(20)的內(nèi)壁活動(dòng)連接有可拆卸式電池包(21)，第一電源室(20)的內(nèi)壁嵌合安裝有第一溫度傳感器(22)和第一煙霧傳感器(23)，且第一溫度傳感器(22)和第一煙霧傳感器(23)均與處理器模塊(7)通過電性連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動(dòng)躲避工作空間障礙物的協(xié)作機(jī)器人，其特征在于：所述第一電源室(20)的外壁緊密貼合有冷卻管(24)，冷卻管(24)的一端連接有輸出泵(25)，冷卻管(24)的另一端安裝有冷卻液箱(26)，且冷卻液箱(26)安裝于協(xié)作機(jī)器人本體(1)內(nèi)部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動(dòng)躲避工作空間障礙物的協(xié)作機(jī)器人，其特征在于：所述協(xié)作機(jī)器人本體(1)內(nèi)部安裝有第二電源室(27)，第二電源室(27)內(nèi)壁安裝有固定式備用電池(28)，固定式備用電池(28)的輸出端和輸入端均通過電性連接有配電盒(29)，且配電盒(29)與第一電源室(20)通過電性連接，配電盒(29)用于對各用電設(shè)備進(jìn)行電力分配，第二電源室(27)的內(nèi)壁嵌合安裝有第二溫度傳感器(30)和第二煙霧傳感器(31)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動(dòng)躲避工作空間障礙物的協(xié)作機(jī)器人，其特征在于：所述處理器模塊(7)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：葉楓，趙小棚，顧文濤，劉志成，趙詣，
申請(專利權(quán))人：上海圖靈智造機(jī)器人股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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