机器人智能碰撞传感器的设计与仿真

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ＬＩＮＹｉ — ｚｈｏｎｇ，ＨＵＡＮＧＢｉｎｇ－ｐｅｎｇ，ＬＩＳｈｅｎｇ，ＱＩＮＳｈａｎｇ — ｈｕｏ，ＹＡＯＪｉａｎ－ｙｕ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｎｉｎｇ５３０００４，Ｃｈｉｎａ）
设计与制造
ｐ、０
机器人智能碰撞传感器的设计与仿真
林义忠，黄冰鹏，李盛，覃尚活，姚建余
（广西大学机械工程学院，广西南宁５３０００４）
摘
要：为了提高机器人手部发生触碰时的安全防护性能，在触碰的瞬间能实现急停，确保设备和人员的
ｉｓｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｆｅａｔｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｐｅｒｆｏｍａｒｎｃｅｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔ，ａｎｄｈａｓａｃｅｔａｒｉｎｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ
７０
传感器与微系统（ＴｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）
２０１７年第３６卷第ｌＯ，期
ＤＯＩ：１０．１３８７３／Ｊ．１ＯＯＯ－９７８７（２ｏ１７）１０－００７０－０３
ｔｈａｔｔｈｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｆｏｒｃｅｉｓｒｅｄｕｃｅｄｆｒｏｍ２４．７３Ｎｔｏ１２．８８Ｎ：ｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃｏｌｌｉｓｉｏｎｓｅｎｓｏｒ．ｉｔｓｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ
ｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ＋ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｅｒｖｏ”ｍｏｄｅ，ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙｅｌｉｍｉｎａｔｅｉｎｅｔｉｒａｌｆｏｒｃｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｓｅｎｓｏｒｏｎｌｙｒｅｓｐｏｎｓｅｓｔｏｔｈｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｆｏｒｃｅ，ｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｔｏｕｃｈｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｒｏｂｏｔｈａｎｄ．Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓ
安全，设计了一种具有惯性检测的电磁伺服型高灵敏度碰撞传感器，主要采用 “ 惯性感知＋电磁伺服 ” 的方式，动态剔除惯性力成分，使碰撞传感器仅对碰撞力反应，提高了机器人手部的触碰灵敏度。计算表明：
Байду номын сангаас
碰撞触发力的阈值由２４．７３Ｎ降低到了１２．８８Ｎ；相比传统的碰撞传感器，其灵敏度大幅提高，进一步提高了机器人的安全防护性能，具有一定的理论价值与工程应用价值。关键词：机器人；碰撞传感器；电磁伺服；惯性感知
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｓａｆｅｔｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｐｅｆｏｒｒｍａｎｃｅｏｆｒｏｂｏｔｈａｎｄｗｈｅｎｔｈｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｈａｐｐｅｎｓ，ａｔｔｈｅｍｏｍｅｎｔｏｆｔｈｅｔｏｕｃｈｃａｎａｃｈｉｅｖｅｅｍｅｒｇｅｎｃｙｓｔｏｐ，ｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｐｅｒｓｏｎｎｅｌ，ｄｅｓｉｇｎａｎｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｅｒｖｏｔｙｐｅｈｉｇｈｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｉｍｐａｃｔｓｅｎｓｏｒｗｉｔｈｉｎｅｒｔｉａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｍａｉｎｌｙｕｓｅｓｔｈｅ’ ’ ｉｎｅｒｔｉａ
中图分类号：ＴＨ１２２文献标识码：Ａ文章编号：１０００－９７８７（２０１７）１０００－７００３－
Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｌｌｉｓｉｏｎｓｅｎｓｏｒｆｏｒｒｏｂｏｔ