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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 201811654677.1 (22)申请日 2018.12.29 (71)申请人 上海应用技术大学 地址 200235 上海市徐汇区漕宝路120-121 号 (72)发明人 付泽民 吴力杰 乔涛涛 石博文 赵志繁 (74)专利代理机构 上海汉声知识产权代理有限 公司 31236 代理人 胡晶 (51)Int.Cl. G08B 21/18(2006.01) G08C 17/02(2006.01) G01S 17/08(2006.01) B25J 19/02(2006.01) B2。
2、5J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种机械手安全避障检测与报警系统及其 操作方法 (57)摘要 本发明公开了一种机械手安全避障检测与 报警系统， 其特征在于， 包括距离检测系统， 数据 处理模块和报警与显示系统； 所述距离检测系统 包括距离检测装置、 检测无线通讯装置和检测控 制器， 距离检测装置和检测无线通讯装置均与检 测控制器电连接； 距离检测装置用于采集周围障 碍物的信息， 检测无线通讯装置用于将信息传输 给所述报警与显示系统和终端； 所述报警与显示 系统包括报警无线通讯装置、 报警控制器、 报警 器、 显示器和手动控制按钮； 报警无线通讯装置 与检测无线通讯装置相连；。
3、 报警无线通讯装置、 报警器、 显示器和手动控制按钮均分别与所述报 警控制器相连； 报警控制器发出相应的避障指令 给机械手， 同时在所述显示器、 报警器上显示相 应信息。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 109544872 A 2019.03.29 CN 109544872 A 1.一种机械手安全避障检测与报警系统， 其特征在于， 包括距离检测系统， 数据处理模 块和报警与显示系统； 所述距离检测系统包括距离检测装置、 检测无线通讯装置和检测控制器， 所述距离检 测装置和检测无线通讯装置均与所述检测控制器电连接； 所述距离检测装置用于采集周围 障碍物的信息， 所述检测无线通讯装置用。
4、于将通过所述数据处理模块计算处理后的信息传 输给所述报警与显示系统和终端； 所述报警与显示系统包括报警无线通讯装置、 报警控制器、 报警器、 显示器和手动控制 按钮； 所述报警无线通讯装置与所述检测无线通讯装置相连； 所述报警无线通讯装置、 报警 器、 显示器和手动控制按钮均分别与所述报警控制器相连； 所述报警控制器接收到机械手与障碍物的距离信息， 经判断后发出相应的避障指令给 机械手， 同时在所述显示器、 报警器上显示相应信息。 2.根据权利要求1所述的机械手安全避障检测与报警系统， 其特征在于， 所述距离检测 装置为红外测距传感器。 3.根据权利要求2所述的机械手安全避障检测与报警系统， 。
5、其特征在于， 所述距离检测 装置由若干个所述红外测距传感器组成。 4.根据权利要求3所述的机械手安全避障检测与报警系统， 其特征在于， 所述红外测距 传感器的红外线发射频率为40KHz， 经过障碍物反射后接受反射信号， 并且将其转换为电信 号， 检测出前后时间差， 即可得出距离。 5.根据权利要求1所述的机械手安全避障检测与报警系统， 其特征在于， 所述报警无线 通讯装置和所述检测无线通讯装置均为无线信号收发器。 6.根据权利要求1至5任意一项所述的机械手安全避障检测与报警系统的操作方法， 其 特征在于， 具体方法如下： 在正常工作时， 系统根据出发点到目标点的位置和环境状况进行路径规划， 所。
6、述检测 控制器控制所述红外测距传感器采集机器手和障碍物之间的相对距离信息， 所述检测无线 通讯装置将通过所述数据处理模块计算处理后的信息传输给所述报警与显示系统和终端， 当相对距离在初级安全距离的范围内时， 系统不会干涉机械手臂当前的运动； 当相对距离 触发初级安全距离值， 又处于避障算法的作用盲区时， 系统发出指令让机械手转向避障直 至恢复初级安全距离， 在确定没有障碍物之后， 在此基础上继续执行避障算法指令， 控制机 械手运动， 整个过程障碍物与机械手的距离数值通过控制终端的所述显示器实时显示； 为避免系统在避障过程中因为控制漏洞导致初级安全距离被突破的情况发生， 当所述 红外测距传感器测。
7、得的相对距离小于初级安全距离且到达极限安全距离时， 所述检测控制 器发出严重安全警告信号， 通过所述检测无线通讯装置与所述报警无线通讯装置将该警告 信号传输给所述报警控制器， 所述报警控制器控制所述报警器开始报警， 同时自动发出急 停或是断电指令， 同时操作人员也能通过所述手动控制按钮进行急停以及对设备进行状态 恢复控制； 当机械手对避障指令执行不到位时， 所述检测控制器将再次发出紧急安全警报， 然后 通过所述报警控制器给机器人发送断电急停指令， 避免碰撞。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 109544872 A 2 一种机械手安全避障检测与报警系统及其操作方法 技术领域 0001 。
8、本发明涉及机械手技术领域， 具体是一种机械手安全避障检测与报警系统及其操 作方法。 背景技术 0002 在板材成形加工制造领域， 板材的安全上料问题是十分重要的， 在早期的板材成 形加工制造领域基本依靠人工将板材搬运到压力机或者折弯机的上料口， 但是这种压力机 和折弯机的转速快、 工作压力大， 稍有不慎就会给操作人员造成严重的人身伤害。 随着技术 的发展， 目前大都采用机械手来代替较为危险的人工上料， 但是由于缺少精准可靠的安全 避障检测和报警系统， 机械手在代替人工上料的过程中不能像人类这样多感官协调工作， 尤其是当机械手运行至避障算法的作用盲区时， 存在与板材或周围其他物品碰撞的隐患， 甚。
9、至会造成人身伤害事故。 而且现有的机械手避障检测系统调试操作复杂， 不便于人工智 能控制。 发明内容 0003 本发明的目的是提供一种可以靠系统自动触发和控制器手动触发方式双重保障 机械手运行安全， 调试操作更为简易且可靠， 便于人工远程控制的机械手安全避障检测与 报警系统及其操作方法。 0004 为了实现上述目的， 本发明提供的一种机械手安全避障检测与报警系统， 其特征 在于， 包括距离检测系统， 数据处理模块和报警与显示系统； 0005 所述距离检测系统包括距离检测装置、 检测无线通讯装置和检测控制器， 所述距 离检测装置和检测无线通讯装置均与所述检测控制器电连接； 所述距离检测装置用于采。
10、集 周围障碍物的信息， 所述检测无线通讯装置用于将通过所述数据处理模块计算处理后的信 息传输给所述报警与显示系统和终端； 0006 所述报警与显示系统包括报警无线通讯装置、 报警控制器、 报警器、 显示器和手动 控制按钮； 所述报警无线通讯装置与所述检测无线通讯装置相连； 所述报警无线通讯装置、 报警器、 显示器和手动控制按钮均分别与所述报警控制器相连； 0007 所述报警控制器接收到机械手与障碍物的距离信息， 经判断后发出相应的避障指 令给机械手， 同时在所述显示器、 报警器上显示相应信息。 0008 优选地， 所述距离检测装置为红外测距传感器。 0009 优选地， 所述距离检测装置由若干个。
11、所述红外测距传感器组成。 0010 优选地， 所述红外测距传感器的红外线发射频率为40KHz， 经过障碍物反射后接受 反射信号， 并且将其转换为电信号， 检测出前后时间差， 即可得出距离。 0011 优选地， 所述报警无线通讯装置和所述检测无线通讯装置均为无线信号收发器。 0012 优选地， 本发明所述的机械手安全避障检测与报警系统的操作方法， 其特征在于， 具体方法如下： 说 明 书 1/4 页 3 CN 109544872 A 3 0013 在正常工作时， 系统根据出发点到目标点的位置和环境状况进行路径规划， 所述 检测控制器控制所述红外测距传感器采集机器手和障碍物之间的相对距离信息， 所。
12、述检测 无线通讯装置将通过所述数据处理模块计算处理后的信息传输给所述报警与显示系统和 终端， 当相对距离在初级安全距离的范围内时， 系统不会干涉机械手臂当前的运动； 当相对 距离触发初级安全距离值， 又处于避障算法的作用盲区时， 系统发出指令让机械手转向避 障直至恢复初级安全距离， 在确定没有障碍物之后， 在此基础上继续执行避障算法指令， 控 制机械手运动， 整个过程障碍物与机械手的距离数值通过控制终端的所述显示器实时显 示； 0014 为避免系统在避障过程中因为控制漏洞导致初级安全距离被突破的情况发生， 当 所述红外测距传感器测得的相对距离小于初级安全距离且到达极限安全距离时， 所述检测 控。
13、制器发出严重安全警告信号， 通过所述检测无线通讯装置与所述报警无线通讯装置将该 警告信号传输给所述报警控制器， 所述报警控制器控制所述报警器开始报警， 同时自动发 出急停或是断电指令， 同时操作人员也能通过所述手动控制按钮进行急停以及对设备进行 状态恢复控制； 0015 当机械手对避障指令执行不到位时， 所述检测控制器将再次发出紧急安全警报， 然后通过所述报警控制器给机器人发送断电急停指令， 避免碰撞。 0016 本发明提供的所述的机械手安全避障检测与报警系统及其操作方法， 具有如下有 益效果： 0017 1.本发明解决了现有技术中机械手安全避障检测和报警系统不够精准可靠， 存在 与板材或周围。
14、其他物品碰撞的隐患， 调试操作复杂， 不便于人工智能控制的问题， 本发明将 测距系统与报警控制系统分别设置， 利用无线通讯实现系统间的联系与控制， 方便操作人 员在安全区域内远程通过终端设备观测设备安全状态， 并能够对设备进行紧急控制， 为机 械手的安全上料提供了更为简易且可靠的安全智能系统。 0018 2.本发明设置了两个安全阈值， 可以分别靠系统自动触发和控制器手动触发的方 式， 双重保障设备的安全运行， 而且可以避免让工作人员直接处在机械手的作业区间内而 产生的安全隐患， 避免机械手对工作人员的人身伤害。 附图说明 0019 图1为本发明所述机械手安全避障检测与报警系统结构示意图； 00。
15、20 图2为本发明所述机械手安全避障检测与报警系统触发安全阈值的响应流程图。 具体实施方式 0021 一种机械手安全避障检测与报警系统， 其特征在于， 包括距离检测系统， 数据处理 模块和报警与显示系统； 0022 所述距离检测系统包括距离检测装置、 检测无线通讯装置和检测控制器， 所述距 离检测装置和检测无线通讯装置均与所述检测控制器电连接； 所述距离检测装置用于采集 周围障碍物的信息， 所述检测无线通讯装置用于将通过所述数据处理模块计算处理后的信 息传输给所述报警与显示系统和终端； 0023 所述报警与显示系统包括报警无线通讯装置、 报警控制器、 报警器、 显示器和手动 说 明 书 2/4。
16、 页 4 CN 109544872 A 4 控制按钮； 所述报警无线通讯装置与所述检测无线通讯装置相连； 所述报警无线通讯装置、 报警器、 显示器和手动控制按钮均分别与所述报警控制器相连； 0024 所述报警控制器接收到机械手与障碍物的距离信息， 经判断后发出相应的避障指 令给机械手， 同时在所述显示器、 报警器上显示相应信息。 0025 所述距离检测装置为红外测距传感器， 测距精度高。 0026 所述距离检测装置由若干个所述红外测距传感器组成， 设置多个所述红外测距传 感器， 避免单一传感器检测空间的局限导致测距结果不准确。 0027 所述红外测距传感器的红外线发射频率为40KHz， 经过障。
17、碍物反射后接受反射信 号， 并且将其转换为电信号， 检测出前后时间差， 即可得出距离。 0028 所述报警无线通讯装置和所述检测无线通讯装置均为无线信号收发器。 0029 本发明所述的机械手安全避障检测与报警系统的操作方法， 具体方法如下： 0030 在正常工作时， 系统根据出发点到目标点的位置和环境状况进行路径规划， 所述 检测控制器控制所述红外测距传感器采集机器手和障碍物之间的相对距离信息， 所述检测 无线通讯装置将通过所述数据处理模块计算处理后的信息传输给所述报警与显示系统和 终端， 当相对距离在初级安全距离的范围内时， 系统不会干涉机械手臂当前的运动； 当相对 距离触发初级安全距离值，。
18、 又处于避障算法的作用盲区时， 系统发出指令让机械手转向避 障直至恢复初级安全距离， 在确定没有障碍物之后， 在此基础上继续执行避障算法指令， 控 制机械手运动， 整个过程障碍物与机械手的距离数值通过控制终端的所述显示器实时显 示； 0031 为避免系统在避障过程中因为控制漏洞导致初级安全距离被突破的情况发生， 当 所述红外测距传感器测得的相对距离小于初级安全距离且到达极限安全距离时， 所述检测 控制器发出严重安全警告信号， 通过所述检测无线通讯装置与所述报警无线通讯装置将该 警告信号传输给所述报警控制器， 所述报警控制器控制所述报警器开始报警， 同时自动发 出急停或是断电指令， 同时操作人员。
19、也能通过所述手动控制按钮进行急停以及对设备进行 状态恢复控制， 便于实现人工智能控制； 0032 当由于惯性或其他一些不可控因素机械手对避障指令执行不到位时， 所述检测控 制器将再次发出紧急安全警报， 然后通过所述报警控制器给机器人发送断电急停指令， 避 免碰撞， 安全性能好。 0033 本发明所述的机械手安全避障检测与报警系统及其操作方法解决了现有技术中 机械手安全避障检测和报警系统不够精准可靠， 存在与板材或周围其他物品碰撞的隐患， 调试操作复杂， 不便于人工智能控制的问题， 本发明将测距系统与报警控制系统分别设置， 利用无线通讯实现系统间的联系与控制， 方便操作人员在安全区域内远程通过终。
20、端设备观 测设备安全状态， 并能够对设备进行紧急控制， 为机械手的安全上料提供了更为简易且可 靠的安全智能系统， 本发明设置了两个安全阈值， 可以分别靠系统自动触发和控制器手动 触发的方式， 提供双重保险， 保障设备的安全运行， 而且可以避免让工作人员直接处在机械 手的作业区间内而产生的安全隐患， 避免机械手对工作人员的人身伤害。 0034 本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述， 以上实施例的说明只是用于 帮助理解本发明的核心思想。 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离该 发明构思的前提下， 所做的任何显而易见的修改、 等同替换或其他改进， 均应包含在本发明 说 明 书 3/4 页 5 CN 109544872 A 5 的保护范围之内。 说 明 书 4/4 页 6 CN 109544872 A 6 图1 图2 说 明 书 附 图 1/1 页 7 CN 109544872 A 7 。