一种工业机器人人机安全智能系统的制作方法

本实用新型涉及电路技术领域，特别是涉及一种工业机器人人机安全智能系统。

背景技术：

在工业机器人科技高速发展的今天，人们对人机作业安全已有了更高要求，随着工业机器人应用的普及，安全事故不断出现，因此就需要工业机器人具有足够的安全防护功能。目前在工业机器人人机安全方面，有以下措施：一、电子栅栏。利用光电开关，在机器人周围设置一圈人眼看不到的围栏，当人进入围栏的瞬间将触发光电开关，从而使机器人停机。该方法的缺点在于，栅栏设置在机器人周围，范围较大，不便于人工近距离操控机器人。二、力矩检测。根据机器人各关节电机反馈的电流大小，判断是否碰到与加工无关的物体。该方法的缺点在于，判断过于滞后，只能在碰到人或物滞后才能做出反应，存在一定的风险。且多数系统在发生事故使机器人停机后不能继续执行之前的程序，导致加工到一半的工件作废。

所以本实用新型提供一种新的方案来解决此问题。

技术实现要素：

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的在于提供一种工业机器人人机安全智能系统，具有构思巧妙、人性化设计的特性，能够提前检测障碍物，并直接控制机器人停止，并且设计了信号处理电路，提高该系统的可靠性。

其解决的技术方案是，一种工业机器人人机安全智能系统，包括机器人控制器、大小臂传感器和示教器、驱动器以及关节电机模块，所述机器人控制器选用型号为AT89C51的单片机为核心的控制器，所述大小臂传感器包括大臂传感器和小臂传感器，大臂传感器采用数字式漫反射激光传感器采集位移信号，当检测到有物体距离大臂表面小于1cm时，便发送信号至机器人控制器内，机器人控制器通过驱动器驱动关节电机模块工作，使机器人停止，小臂传感器采用TOF模拟激光传感器，当有物体距离小臂表面小于1cm时，机器人控制器通过驱动器驱动关节电机模块工作，则控制机器人停止，其中大小臂传感器输出信号需经过信号调节电路处理后，才能输送到机器人控制器内；

所述信号调节电路包括信号接收电路、调幅开关电路和信号输出电路，所述信号接收电路接收大小臂传感器输出信号，经电感L1、极性电容C1、极性电容C2、电阻R1和电感L2、电容C3组成的双工滤波电路滤除高频干扰和低频干扰，所述调幅开关电路接收信号接收电路输出信号，运用运放器AR1、电阻R2-电阻R4和可变电阻R5组成的调幅电路对信号调幅，同时设计了运放器AR2同相放大信号，起到放大信号功率的作用，最后经三极管Q1、三极管Q2组成的开关电路滤除异常信号，其中三极管Q3起到反馈调节运放器AR1输出信号电位的效果，最后所述信号输出电路运用运放器AR3同相放大调幅开关电路输出信号，同时设计了电阻R14-电阻R16和电容C5-电容C7组成的双T选频电路筛选出单一频率信号输出，也即是输入机器人控制器内；

所述调幅开关电路包括运放器AR1，运放器AR1的同相输入端接三极管Q3的集电极、可变电阻R5的一端和电阻R2的一端，运放器AR1的反相输入端接电阻R3、电阻R4的一端和运放器AR2的同相输入端，电阻R4的另一端接地，运放器AR1的输出端接可变电阻R5的另一端和电容C4的一端，电容C4的另一端接电阻R8的一端，电阻R8的另一端接三极管Q1的基极、三极管Q3的基极和运放器AR2的输出端以及电阻R6的一端，运放器AR2的反相输入端接电阻R6的另一端和电阻R7的一端，电阻R7的另一端接地，三极管Q3的发射极接电阻R10、电阻R11的一端和三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极接电阻R10的另一端和三极管Q1的集电极，电阻R11的另一端接电源+15V，三极管Q1的发射极接三极管Q2的发射极和电阻R9的一端，电阻R9的另一端接地。

由于以上技术方案的采用，本实用新型与现有技术相比具有如下优点；

1. 运用运放器AR1、电阻R2-电阻R4和可变电阻R5组成的调幅电路对信号调幅，电阻R2-电阻R4为分压电阻，通过调节可变电阻R5的阻值可以调节运放器AR1输出信号电位的大小，起到校准信号电位的效果，为了补偿信号在调节中的电位损耗，设计了运放器AR2同相放大信号，起到放大信号功率的作用。

2. 为了进一步保证信号的稳定，提高信号精度，设计了三极管Q1、三极管Q2组成的开关电路滤除异常信号，当运放器AR1、运放器AR2输出信号电位为异常高电平信号时，此时三极管Q1、三极管Q2导通，经电阻R9分压后输入信号输出电路内，当运放器AR1、运放器AR2输出信号电位为异常低电平信号时，此时三极管Q3导通，反馈信号至运放器AR1同相输入端内，提高运放器AR1输出信号电位，起到自动校准信号振幅的效果，提高了该系统的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型一种工业机器人人机安全智能系统的模块图。

图2为本实用新型一种工业机器人人机安全智能系统中信号调节电路的模块图。

图3为本实用新型一种工业机器人人机安全智能系统中信号调节电路的原理图。

具体实施方式

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图3对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

实施例一，一种工业机器人人机安全智能系统，包括机器人控制器、大小臂传感器和示教器、驱动器以及关节电机模块，所述机器人控制器选用型号为AT89C51的单片机为核心的控制器，所述大小臂传感器包括大臂传感器和小臂传感器，大臂传感器采用数字式漫反射激光传感器采集位移信号，当检测到有物体距离大臂表面小于1cm时，便发送信号至机器人控制器内，机器人控制器通过驱动器驱动关节电机模块工作，使机器人停止，小臂传感器采用TOF模拟激光传感器，当有物体距离小臂表面小于1cm时，机器人控制器通过驱动器驱动关节电机模块工作，则控制机器人停止，其中大小臂传感器输出信号需经过信号调节电路处理后，才能输送到机器人控制器内；

所述信号调节电路包括信号接收电路、调幅开关电路和信号输出电路，所述信号接收电路接收大小臂传感器输出信号，经电感L1、极性电容C1、极性电容C2、电阻R1和电感L2、电容C3组成的双工滤波电路滤除高频干扰和低频干扰，所述调幅开关电路接收信号接收电路输出信号，运用运放器AR1、电阻R2-电阻R4和可变电阻R5组成的调幅电路对信号调幅，同时设计了运放器AR2同相放大信号，起到放大信号功率的作用，最后经三极管Q1、三极管Q2组成的开关电路滤除异常信号，其中三极管Q3起到反馈调节运放器AR1输出信号电位的效果，最后所述信号输出电路运用运放器AR3同相放大调幅开关电路输出信号，同时设计了电阻R14-电阻R16和电容C5-电容C7组成的双T选频电路筛选出单一频率信号输出，也即是输入机器人控制器内；

所述调幅开关电路运用运放器AR1、电阻R2-电阻R4和可变电阻R5组成的调幅电路对信号调幅，电阻R2-电阻R4为分压电阻，通过调节可变电阻R5的阻值可以调节运放器AR1输出信号电位的大小，起到校准信号电位的效果，电容C4起到滤除直流信号的效果，为了补偿信号在调节中的电位损耗，设计了运放器AR2同相放大信号，起到放大信号功率的作用，为了进一步保证信号的稳定，提高信号精度，设计了三极管Q1、三极管Q2组成的开关电路滤除异常信号，当运放器AR1、运放器AR2输出信号电位为异常高电平信号时，此时三极管Q1、三极管Q2导通，经电阻R9分压后输入信号输出电路内，当运放器AR1、运放器AR2输出信号电位为异常低电平信号时，此时三极管Q3导通，反馈信号至运放器AR1同相输入端内，提高运放器AR1输出信号电位，起到自动校准信号振幅的效果，运放器AR1的同相输入端接三极管Q3的集电极、可变电阻R5的一端和电阻R2的一端，运放器AR1的反相输入端接电阻R3、电阻R4的一端和运放器AR2的同相输入端，电阻R4的另一端接地，运放器AR1的输出端接可变电阻R5的另一端和电容C4的一端，电容C4的另一端接电阻R8的一端，电阻R8的另一端接三极管Q1的基极、三极管Q3的基极和运放器AR2的输出端以及电阻R6的一端，运放器AR2的反相输入端接电阻R6的另一端和电阻R7的一端，电阻R7的另一端接地，三极管Q3的发射极接电阻R10、电阻R11的一端和三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极接电阻R10的另一端和三极管Q1的集电极，电阻R11的另一端接电源+15V，三极管Q1的发射极接三极管Q2的发射极和电阻R9的一端，电阻R9的另一端接地。

实施例二，在实施例一的基础上，所述信号输出电路运用运放器AR3同相放大调幅开关电路输出信号，同时设计了电阻R14-电阻R16和电容C5-电容C7组成的双T选频电路筛选出单一频率信号输出，也即是输入机器人控制器内，进一步提高信号的稳定性，运放器AR3的同相输入端接三极管Q2的发射极，运放器AR3的反相输入端接电阻R12、电阻R13的一端，电阻R12的另一端接地，运放器AR3的输出端接电阻R13的另一端和电阻R14 的一端以及电容C5的一端，电阻R14的另一端接电阻R16的一端和电容C6的一端，电容C5 的另一端接电容C7的一端和电阻R15的一端，电阻R15的另一端和电容C6的另一端接地，电阻R16、电容C7的另一端接信号输出端口。

实施例三，在实施例一的基础上，所述信号接收电路经电感L1、极性电容C1、极性电容C2、电阻R1和电感L2、电容C3组成的双工滤波电路滤除高频干扰和低频干扰，电感L2的一端接极性电容C1的正极和信号输入端口，极性电容C1的负极接极性电容C2的正极和电感L1的一端，极性电容C2的负极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端和电感L1的另一端接地。

本实用新型具体使用时，一种工业机器人人机安全智能系统，包括机器人控制器、大小臂传感器和示教器、驱动器以及关节电机模块，所述机器人控制器选用型号为AT89C51的单片机为核心的控制器，所述大小臂传感器包括大臂传感器和小臂传感器，大臂传感器采用数字式漫反射激光传感器采集位移信号，当检测到有物体距离大臂表面小于1cm时，便发送信号至机器人控制器内，机器人控制器通过驱动器驱动关节电机模块工作，使机器人停止，小臂传感器采用TOF模拟激光传感器，当有物体距离小臂表面小于1cm时，机器人控制器通过驱动器驱动关节电机模块工作，则控制机器人停止，其中大小臂传感器输出信号需经过信号调节电路处理后，才能输送到机器人控制器内；所述信号调节电路包括信号接收电路、调幅开关电路和信号输出电路，所述信号接收电路接收大小臂传感器输出信号，经电感L1、极性电容C1、极性电容C2、电阻R1和电感L2、电容C3组成的双工滤波电路滤除高频干扰和低频干扰，所述调幅开关电路运用运放器AR1、电阻R2-电阻R4和可变电阻R5组成的调幅电路对信号调幅，电阻R2-电阻R4为分压电阻，通过调节可变电阻R5的阻值可以调节运放器AR1输出信号电位的大小，起到校准信号电位的效果，电容C4起到滤除直流信号的效果，为了补偿信号在调节中的电位损耗，设计了运放器AR2同相放大信号，起到放大信号功率的作用，为了进一步保证信号的稳定，提高信号精度，设计了三极管Q1、三极管Q2组成的开关电路滤除异常信号，当运放器AR1、运放器AR2输出信号电位为异常高电平信号时，此时三极管Q1、三极管Q2导通，经电阻R9分压后输入信号输出电路内，当运放器AR1、运放器AR2输出信号电位为异常低电平信号时，此时三极管Q3导通，反馈信号至运放器AR1同相输入端内，提高运放器AR1输出信号电位，起到自动校准信号振幅的效果，最后所述信号输出电路运用运放器AR3同相放大调幅开关电路输出信号，同时设计了电阻R14-电阻R16和电容C5-电容C7组成的双T选频电路筛选出单一频率信号输出，也即是输入机器人控制器内。

以上所述是结合具体实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型具体实施仅局限于此；对于本实用新型所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本实用新型技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本实用新型保护范围之内。