应用于工业机器人的防碰撞装置及防碰撞方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910689452.8 (22)申请日 2019.07.29 (71)申请人 南京涵铭置智能科技有限公司 地址 211000 江苏省南京市江宁区麒麟高 新技术产业开发区创研路266号 (72)发明人 李钰唐鹏宝 (74)专利代理机构 南京泰普专利代理事务所 (普通合伙) 32360 代理人 窦贤宇 (51)Int.Cl. B62D 63/04(2006.01) B62D 63/02(2006.01) B60T 1/04(2006.01) (54)发明名称 一种应用于工业机器。

2、人的防碰撞装置及防 碰撞方法 (57)摘要 本发明公开了一种应用于工业机器人的防 碰撞装置及防碰撞方法， 包括车体以及设置在其 下端起支撑作用的行走机构， 所述行走机构包括 缓冲架以及设置在缓冲架上用于支撑车体行走 的车轮； 所述车体表面呈圆柱形结构， 所述车体 内部设有安装腔， 所述安装腔内部设有用于通过 接触式检测车体四周障碍物体并将接触产生的 反作用力进行传递以获得车轮刹车力的刹车机 构， 本发明针对现有装置的弊端进行改进， 通过 传动柱和锥形引导台的配合将碰撞力产生的分 力作为刹车动力， 另外通过呈环状设置的压力检 测块对碰撞进行检测， 并且通过控制辅助推动杆 及时为刹车动力进行补充，。

3、 最终完成防碰撞制 动。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 110341832 A 2019.10.18 CN 110341832 A 1.一种应用于工业机器人的防碰撞装置， 包括车体 （1） 以及设置在其下端起支撑作用 的行走机构， 所述行走机构包括缓冲架以及设置在缓冲架上用于支撑车体 （1） 行走的车轮 （15） ； 其特征在于， 所述车体 （1） 表面呈圆柱形结构， 所述车体 （1） 内部设有安装腔， 所述安装 腔内部设有用于通过接触式检测车体四周障碍物体并将接触产生的反作用力进行传递以 获得车轮 （15） 刹车力的刹车机构； 所述刹车机构包括设置在安装腔底部中间位置的升降套 。

4、（9） ， 所述升降套 （9） 内部滑动 配合有升降柱 （10） ， 所述升降套 （9） 和升降柱 （10） 的截面都采用矩形结构或椭圆形结构， 所 述升降套 （9） 上端同轴设有锥形引导台 （5） ， 所述锥形引导台 （5） 下端外侧阵列分布有若干 个复位弹簧 （8） ， 所述复位弹簧 （8） 将锥形引导台 （5） 与安装腔底部连接； 所述车体 （1） 上端外侧阵列分布有若干个伸缩套 （19） ， 所述伸缩套 （19） 中滑动配合有 传动柱 （7） ， 所述伸缩套 （19） 和传动柱 （7） 的截面为矩形或椭圆形结构， 所述传动柱 （7） 外端 部设有用于直接与障碍物触碰的检测板 （20） 。

5、， 所述传动柱 （7） 内端与锥形引导台 （5） 表面相 抵， 所述检测板 （20） 与车体 （1） 表面之间通过收缩弹簧 （21） 连接； 所述传动柱 （7） 内端部所在的锥形引导台 （5） 表面设有用于检测传动柱 （7） 端部挤压力 的压力检测块 （11） ， 所述压力检测块 （11） 电性连接设置在安装腔内顶部用于获得压力信息 的处理器 （2） ， 所述处理器 （2） 的输出端电性连接设置在安装腔内顶部用于对锥形引导台 （5） 顶部产生推力以使得升降柱 （10） 沿着升降套 （9） 向下滑动的辅助推动杆 （4） ， 所述辅助 推动杆 （4） 的输出端设有与锥形引导台 （5） 顶部受力面相。

6、配合的推板； 所述升降柱 （10） 下端水平设有延伸至车轮 （15） 上方的连接杆 （12） ， 所述连接杆 （12） 末 端设有用于抵住车轮 （15） 以实现刹车目的的刹车板 （14） 。 2.根据权利要求1所述的应用于工业机器人的防碰撞装置， 其特征在于， 所述缓冲架包 括设置在车体 （1） 下端两个平行设置的固定块 （18） ， 两个固定块 （18） 之间架设有至少两根 平行设置的滑动杆 （13） ， 两个所述滑动杆 （13） 上滑动套设有滑动板 （16） ， 滑动板 （16） 与两 个固定块 （18） 之间的滑动杆 （13） 上套设有缓冲弹簧 （17） ， 所述缓冲弹簧 （17） 两端。

7、分别与固 定块 （18） 和滑动板 （16） 连接， 所述滑动板 （16） 下端连接有安装块， 所述安装块上转动设有 端部安装有车轮的车轴。 3.根据权利要求1所述的应用于工业机器人的防碰撞装置， 其特征在于， 所述压力检测 块 （11） 包括同轴设置在锥形引导台 （5） 上方的环状板， 所述环状板与锥形引导台 （5） 之间设 有若干个用于检测压力的压力传感器。 4.根据权利要求2所述的应用于工业机器人的防碰撞装置， 其特征在于， 所述滑动杆 （13） 与水平面之间呈一定角度设置。 5.根据权利要求5所述的应用于工业机器人的防碰撞装置， 其特征在于， 所述滑动杆 （13） 与水平面之间呈45度。

8、夹角设置。 6.根据权利要求1所述的应用于工业机器人的防碰撞装置， 其特征在于， 所述伸缩套 （19） 和传动柱 （7） 、 所述升降套 （9） 和升降柱 （10） 的滑动面设有便于润滑油存储的润滑油 槽。 7.根据权利要求1所述的应用于工业机器人的防碰撞装置， 其特征在于， 所述检测板 （20） 为球形结构。 权利要求书 1/2 页 2 CN 110341832 A 2 8.根据权利要求1所述的应用于工业机器人的防碰撞装置， 其特征在于， 所述传动柱 （7） 内端部通过固定转轴 （6） 转动设有用于抵住锥形引导套 （5） 的引导轮 （3） 。 9.根据权利要求18任一所述的应用于工业机器人的。

9、防碰撞装置的防碰撞方法， 其特征 在于， 包括以下步骤： 步骤1： 通过检测板 （20） 产生作用力， 在力的作用下， 伸缩弹簧 （21） 会发生形变， 传动柱 （7） 沿着伸缩套 （19） 滑动， 进而对压力检测块 （11） 表面产生挤压力， 由于锥形引导台 （5） 表 面的斜面结构， 挤压力会产生向下的分力， 从而推动升降柱 （10） 沿着升降套 （9） 滑动， 此时 升降柱 （10） 沿着升降套 （9） 向下滑动进而使得连接杆 （12） 驱动刹车板 （14） 对车轮 （15） 产生 挤压力， 以限制车轮 （15） 转动； 步骤2： 压力检测块 （11） 检测到压力的时候， 处理器 （2）。

10、 会收到相应的电信号， 此时处理 器 （2） 会控制辅助推动杆 （4） 伸长， 进而对锥形引导台 （5） 产生下压力， 从而阻止车体 （1） 发 生直接碰撞。 权利要求书 2/2 页 3 CN 110341832 A 3 一种应用于工业机器人的防碰撞装置及防碰撞方法 技术领域 0001 本发明涉及工业设备技术领域， 具体是一种应用于工业机器人的防碰撞装置及防 碰撞方法。 背景技术 0002 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置， 其中包括 AGV小车、 机械手臂等， AGV小车主要用来搬运一些物品， 在搬运的过程中会发生与其他部件 的碰撞， 会导致车上的物品掉落， 当前的。

11、大多的AGV小车没有相对应的防碰撞装置， 在受到 碰撞时不能有效的减轻冲击力的力道， 容易对小车本身造成一定的损伤， 同时大多的AGV小 车在碰撞后不能及时的停止， 会导致AGV小车与其他部件发生二次撞击与碰撞的问题。 0003 针对上述问题， 现有专利公告号为CN208745951U的专利公布了一种防碰撞装置， 该装置通过通过挤压杆、 按键器、 中央控制装置、 连接线和轮子之间的相互配合， 从而实现 了能在AGV小车发生碰撞后能立即将AGV小车的运动给停止， 避免了在AGV小车发生碰撞后 还会继续运动造成二次碰撞的概率较大的问题， 但是该装置中用于获得取碰撞点的按键器 呈环状设置在小车四周，。

12、 这种设置多个按键器的方式不仅需要布置很多导线， 还需要极大 的成本支撑。 0004 针对现有装置存在的问题， 现在提供一种可以降低加工成本的防碰撞小车。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种应用于工业机器人的防碰撞装置及防碰撞方法， 以解 决上述背景技术中提出的问题。 0006 为实现上述目的， 本发明提供如下技术方案： 一种应用于工业机器人的防碰撞装置， 包括车体以及设置在其下端起支撑作用的行走 机构， 所述行走机构包括缓冲架以及设置在缓冲架上用于支撑车体行走的车轮； 所述车体表面呈圆柱形结构， 所述车体内部设有安装腔， 所述安装腔内部设有用于通 过接触式检测车体四周障碍物体并将接。

13、触产生的反作用力进行传递以获得车轮刹车力的 刹车机构； 所述刹车机构包括设置在安装腔底部中间位置的升降套， 所述升降套内部滑动配合有 升降柱， 所述升降套和升降柱的截面都采用矩形结构或椭圆形结构， 所述升降套上端同轴 设有锥形引导台， 所述锥形引导台下端外侧阵列分布有若干个复位弹簧， 所述复位弹簧将 锥形引导台与安装腔底部连接； 所述车体上端外侧阵列分布有若干个伸缩套， 所述伸缩套中滑动配合有传动柱， 所述 伸缩套和传动柱的截面为矩形或椭圆形结构， 所述传动柱外端部设有用于直接与障碍物触 碰的检测板， 所述传动柱内端与锥形引导台表面相抵， 所述检测板与车体表面之间通过收 缩弹簧连接， 所述传动。

14、柱内端部所在的锥形引导台表面设有用于检测传动柱端部挤压力的 压力检测块， 所述压力检测块电性连接设置在安装腔内顶部用于获得压力信息的处理器， 说明书 1/5 页 4 CN 110341832 A 4 所述处理器的输出端电性连接设置在安装腔内顶部用于对锥形引导台顶部产生推力以使 得升降柱沿着升降套向下滑动的辅助推动杆， 所述辅助推动杆的输出端设有与锥形引导台 顶部受力面相配合的推板。 0007 所述升降柱下端水平设有延伸至车轮上方的连接杆， 所述连接杆末端设有用于抵 住车轮以实现刹车目的的刹车板。 0008 作为本发明进一步的方案： 所述缓冲架包括设置在车体下端两个平行设置的固定 块， 两个固定。

15、块之间架设有至少两根平行设置的滑动杆， 两个所述滑动杆上滑动套设有滑 动板， 滑动板与两个固定块之间的滑动杆上套设有缓冲弹簧， 所述缓冲弹簧两端分别与固 定块和滑动板连接， 所述滑动板下端连接有安装块， 所述安装块上转动设有端部安装有车 轮的车轴。 0009 作为本发明进一步的方案： 所述压力检测块包括同轴设置在锥形引导台上方的环 状板， 所述环状板与锥形引导台之间设有若干个用于检测压力的压力传感器。 0010 作为本发明进一步的方案： 所述滑动杆与水平面之间呈一定角度设置。 0011 作为本发明进一步的方案： 所述滑动杆与水平面之间呈度45度夹角设置。 0012 作为本发明进一步的方案： 所。

16、述伸缩套和传动柱、 所述升降套和升降柱的滑动面 设有便于润滑油存储的润滑油槽。 0013 作为本发明进一步的方案： 所述检测板为球形结构。 0014 作为本发明进一步的方案： 所述传动柱内端部通过固定转轴转动设有用于抵住锥 形引导套的引导轮。 0015 一种应用于工业机器人的防碰撞装置的防碰撞方法， 包括以下步骤： 步骤1： 通过检测板产生作用力， 在力的作用下， 伸缩弹簧会发生形变， 传动柱沿着伸缩 套滑动， 进而对压力检测块表面产生挤压力， 由于锥形引导台表面的斜面结构， 挤压力会产 生向下的分力， 从而推动升降柱沿着升降套滑动， 此时升降柱沿着升降套向下滑动进而使 得连接杆驱动刹车板对车。

17、轮产生挤压力， 以限制车轮转动； 步骤2： 压力检测块检测到压力的时候， 处理器会收到相应的电信号， 此时处理器会控 制辅助推动杆伸长， 进而对锥形引导台产生下压力， 从而阻止车体发生直接碰撞。 0016 与现有技术相比， 本发明的有益效果是： 本发明针对现有装置的弊端进行改进， 通 过传动柱和锥形引导台的配合将碰撞力产生的分力作为刹车动力， 另外通过呈环状设置的 压力检测块对碰撞进行检测， 并且通过控制辅助推动杆及时为刹车动力进行补充， 最终完 成防碰撞制动， 相对现有技术中的检测方式而言， 本申请的成本更低， 不需要布置大量的电 路， 还能降碰撞力转换为刹车动力， 极大的降低了成本， 实用。

18、性强。 附图说明 0017 图1为本发明的结构示意图。 0018 图2为本发明中传动柱和锥形引导台的结构俯视图。 0019 图3为本发明中升降柱和锥形引导台的结构示意图。 0020 其中： 车体1、 处理器2、 引导轮3、 辅助推动杆4、 锥形引导台5、 固定转轴6、 传动柱7、 复位弹簧8、 升降套9、 升降柱10、 压力检测块11、 连接杆12、 滑动杆13、 刹车板14、 车轮15、 滑 动板16、 缓冲弹簧17、 固定块18、 伸缩套19、 检测板20、 收缩弹簧21。 说明书 2/5 页 5 CN 110341832 A 5 具体实施方式 0021 下面将结合本发明实施例中的附图， 。

19、对本发明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发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0022 实施例1 请参阅图1-3， 本发明实施例中， 一种应用于工业机器人的防碰撞装置， 包括车体1以及 设置在其下端起支撑作用的行走机构， 所述行走机构包括缓冲架以及设置在缓冲架上用于 支撑车体1行走的车轮15； 所述缓冲架包括设置在车体1下端两个平行设置的固定块18， 两个固定块18之间架设 有至少两根平行设置的滑动杆13， 两个所述滑动杆1。

20、3上滑动套设有滑动板16， 滑动板16与 两个固定块18之间的滑动杆13上套设有缓冲弹簧17， 所述缓冲弹簧17两端分别与固定块18 和滑动板16连接， 所述滑动板16下端连接有安装块， 所述安装块上转动设有端部安装有车 轮的车轴， 在车体行走的时候， 滑动板16可以沿着滑动杆13滑动， 缓冲弹簧17能够将行走产 生的冲击力吸收， 这样就能为小车起到减震的作用， 这里的震动一般为车轮行启动产生的 推背感以及停止时的前冲力。 0023 所述车体1表面呈圆柱形结构， 所述车体1内部设有安装腔， 所述安装腔内部设有 用于通过接触式检测车体四周障碍物体并将接触产生的反作用力进行传递以获得车轮15 刹车。

21、力的刹车机构， 在车体1碰撞到外界物体时， 刹车机构能够及时检测到障碍物信息， 并 且及时采取刹车行动， 阻止发生二次碰撞； 所述刹车机构包括设置在安装腔底部中间位置的升降套9， 所述升降套9内部滑动配合 有升降柱10， 所述升降套9和升降柱10的截面都采用矩形结构或椭圆形结构， 这种矩形柱套 结构或椭圆形结构防止二者之间发生相对转动， 从而可以使得后期传动更加稳定， 所述升 降套9上端同轴设有锥形引导台5， 所述锥形引导台5下端外侧阵列分布有若干个复位弹簧 8， 所述复位弹簧8将锥形引导台5与安装腔底部连接， 复位弹簧8的作用是保证引导台5在没 有外力的作用下始终处于所设定的高度， 以便及时。

22、将力进行传递， 提高了检测的准确性； 所述车体1上端外侧阵列分布有若干个伸缩套19， 所述伸缩套19中滑动配合有传动柱 7， 所述伸缩套19和传动柱7的截面为矩形或椭圆形结构， 所述传动柱7外端部设有用于直接 与障碍物触碰的检测板20， 所述传动柱7内端与锥形引导台5表面相抵， 所述检测板20与车 体1表面之间通过收缩弹簧21连接， 收缩弹簧21的作用是确保引导台5与传动柱7内端部之 间的距离， 所述传动柱7内端部所在的锥形引导台5表面设有用于检测传动柱7端部挤压力 的压力检测块11， 所述压力检测块11成环状布置在锥形引导台5外侧， 这样就可以对每个传 动柱7内端部的挤压力进行检测， 所述压。

23、力检测块11电性连接设置在安装腔内顶部用于获 得压力信息的处理器2， 所述处理器2的输出端电性连接设置在安装腔内顶部用于对锥形引 导台5顶部产生推力以使得升降柱10沿着升降套9向下滑动的辅助推动杆4， 所述辅助推动 杆4的输出端设有与锥形引导台5顶部受力面相配合的推板， 推板的设置增大了作用面积。 0024 所述压力检测块11包括同轴设置在锥形引导台5上方的环状板， 所述环状板与锥 形引导台5之间设有若干个用于检测压力的压力传感器， 无论环状板哪个位置受到压力时， 压力传感器会及时检测到压力。 说明书 3/5 页 6 CN 110341832 A 6 0025 所述升降柱10下端水平设有延伸至。

24、车轮15上方的连接杆12， 所述连接杆12末端设 有用于抵住车轮15以实现刹车目的的刹车板14。 0026 本发明的工作原理是： 在车体1遇到障碍物时， 障碍物会对检测板20产生作用力， 在力的作用下， 伸缩弹簧21会发生形变， 传动柱7沿着伸缩套19滑动， 进而对压力检测块11 表面产生挤压力， 由于锥形引导台5表面的斜面结构， 挤压力会产生向下的分力， 从而推动 升降柱10沿着升降套9滑动， 由于这里的分力太小， 不足以产生限制车轮15转动的摩擦力， 所以在压力检测块11检测到压力的时候， 处理器2会收到相应的电信号， 此时处理器2会控 制辅助推动杆4伸长， 进而对锥形引导台5产生下压力，。

25、 此时升降柱10沿着升降套9向下滑动 进而使得连接杆12驱动刹车板14对车轮15产生挤压力， 以限制车轮15转动， 从而阻止车体1 发生直接碰撞； 本申请通过传动柱7和锥形引导台5的配合将碰撞力产生的分力作为刹车动力， 这里的 锥形引导台5可以将四周各个方向的力转换成竖直方向的分力， 力的传递性能很强， 另外通 过呈环状设置的压力检测块对碰撞进行检测， 并且通过控制辅助推动杆4及时为刹车动力 进行补充， 最终完成防碰撞制动， 相对现有技术中的检测方式而言， 本申请的成本更低， 不 需要布置大量的电路， 还能降碰撞力转换为刹车动力， 极大的降低了成本， 实用性强。 0027 实施例2 为了使得小。

26、车的缓冲架也能吸收纵向颠簸冲击， 所述滑动杆13与水平面之间呈一定角 度设置， 优选角度为45度， 这种倾斜角度设置的好处是可以吸收水平方向和竖直方向的力， 因为这种倾斜的滑动杆使得滑动板沿着倾斜方向滑动， 而竖直方向和水平方向冲击力的合 成即是倾斜方向的冲击， 因此将滑动杆13设置成倾斜的方式可以提高装置的缓冲效果。 0028 实施例3 为了降低部件之间的磨损， 所述伸缩套19和传动柱7、 所述升降套9和升降柱10的滑动 面设有便于润滑油存储的润滑油槽， 通过设置润滑油可以极大的降低部件之间的磨损， 提 高部件之间的使用寿命， 降低工作时产生的噪音。 0029 实施例4 所述检测板20为球形。

27、结构， 因为球形结构四周为弧形面无论哪个方向收到力的作用都 可以转换成驱动伸缩套19和传动柱7相对滑动的力， 这样就可以提供检测的准确性。 0030 实施例5 为了降低传动柱7端部对锥形引导台5的磨损， 所述传动柱7内端部通过固定转轴6转动 设有用于抵住锥形引导套5的引导轮3， 这样传动柱7沿着锥形引导台5表面滑动时， 引导轮3 会将滑动摩擦转换成滚动摩擦， 从而降低了部件之间的磨损。 0031 对于本领域技术人员而言， 显然本发明不限于上述示范性实施例的细节， 而且在 不背离本发明的精神或基本特征的情况下， 能够以其他的具体形式实现本发明。 因此， 无论 从哪一点来看， 均应将实施例看作是示。

28、范性的， 而且是非限制性的， 本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定， 因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。 不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。 0032 此外， 应当理解， 虽然本说明书按照实施方式加以描述， 但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案， 说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见， 本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体， 各实施例中的技术方案也可以经适当组合， 形成本领域技术人员 说明书 4/5 页 7 CN 110341832 A 7 可以理解的其他实施方式。 说明书 5/5 页 8 CN 110341832 A 8 图1 图2 说明书附图 1/2 页 9 CN 110341832 A 9 图3 说明书附图 2/2 页 10 CN 110341832 A 10 。