[发明专利]关节伺服模组及碰撞信号处理方法

说明书

本申请提供一种关节伺服模组及碰撞信号处理方法，应用于机器人领域，其包括电机、制动器、加速度传感器以及传感器信号处理系统；加速度传感器，用于检测关节处的碰撞信号；传感器信号处理系统，用于接收并处理碰撞信号，得到报警信号并输出至机器人控制器；制动器，用于接收制动指令并控制电机停止。当机械臂受到外力碰撞或振动时，利用加速度传感器检测并输出碰撞信号，传感器信号处理系统对碰撞信号进行数据处理，生成报警信号至机器人控制器，使得机器人控制器能够及时给出指令，以控制机械臂停止。

技术领域

本申请涉及机器人领域，具体涉及一种关节伺服模组及碰撞信号处理方法。

背景技术

机器人机械臂一般有多自由度，在实际运行过程中，执行对操作对象的抓取、搬运、拣选等作业任务。在机械臂作业过程中，安全性至关重要，尤其对于协作机器人，需要和人共处同一个操作环境进行操作，机械臂动作过程中是否安全是必须要考虑的问题。机械臂的碰撞安全就是最重要的一个考虑因素。一旦机械臂与人体接触发生碰撞时，必须马上停止动作，以减少伤害。而检测外力碰撞，现有技术中有很多实现方法。

检测外力碰撞最直接的方法是在各关节处安装力矩传感器，当机械臂受到外力撞击时，可被力矩传感器直接检测到，从而在控制系统的控制下停止机械臂的动作。其优点是检测可靠、准确，但其缺点是，力矩传感器价格昂贵，大幅增加了机械臂的整体成本。另一个常用的解决方案是在机械臂末端加装6自由度力传感器，可感知6个方向的碰撞力，这种技术方案对机械臂末端受到的外力检测比较准确、灵敏，但机械臂其他部位受到外力时，检测准确性和可靠性降低，同时，成本也较高。还有一种方法，利用每一台关节伺服电机的电流的大小来估计所在机械臂受到的外力，这种方法经济性较好，属于无传感器方式，但缺点是对于外力的敏感性低，如果与人体发生碰撞，很难及时感知，进而难以及时停止机械臂的运转。

因此，需要提供一种机械臂发生碰撞时的处理方案，能够在机械臂发生外力碰撞时检测到碰撞信息并进行处理分析，及时将处理分析的结果传输给机器人控制器。

发明内容

有鉴于此，本说明书实施例提供一种关节伺服模组及碰撞信号处理方法，能够在机械臂发生外力碰撞时检测到碰撞信息并进行处理分析，及时将处理分析的结果传输给机器人控制器。

本说明书实施例提供以下技术方案：

一种关节伺服模组，包括用于设置在机械臂关节处的电机、制动器、加速度传感器以及传感器信号处理系统；

加速度传感器，用于检测关节处的第一臂或第二臂的碰撞信号；

传感器信号处理系统，用于接收并处理碰撞信号，得到报警信号并输出至机器人控制器，以生成制动指令；

制动器，用于接收制动指令并控制电机停止。

通过上述技术方案，当机械臂发生碰撞时或出现振动时，利用加速度传感器检测并输出碰撞信号，使得传感器信号处理系统接收到碰撞信号，并对碰撞信号进行数据处理，根据碰撞信号生成报警信号及时的输出至机器人控制器，供机器人控制器进行决策处理。

优选的，还包括用于设置在关节处的减速器；

电机的定子，用于耦合关节处的第一臂；

电机的转子和减速器为输出组件，用于耦合关节处的第二臂；

加速度传感器以及传感器信号处理系统均集成于定子侧的编码器上；

加速度传感器用于检测关节处的第一臂的碰撞信号。

通过上述技术方案，将加速度传感器以及传感器信号处理系统均集成于电机编码器的电路板上，减少因增加加速度传感器以及传感器信号处理系统而对模组原有尺寸以及内部安装的影响；