【技术实现步骤摘要】
本技术涉及机械臂的防碰撞技术，尤其涉及一种能检测接近觉的关节机械手臂的防护套壳。
技术介绍
1、机械臂是指高精度、高度非线性、强耦合的复杂系统，因操作的灵活性，已在工业领域得到广泛应用。在机械臂作业中，操作者安全性一直是被关注的问题，如何避免机械臂与人体发生意外碰撞造成对人体的伤害，或者避免机械臂与外部物体发生碰撞受损，对机械臂作业具有重要意义。
2、对于机械臂的防碰撞检测，电容检测技术具有易于布置性、结构、成本等优势，受到青睐。
3、电容作机械臂的防碰撞检测中，目前做法是采用柔性电极作为包裹机械臂的电子皮肤，如cn114608626a、cn216748116u等公开设置柔性电极的电子皮肤，利用电极对外部介电的感应达到接近觉。之所以电极要求柔性，目的是为能够适应不同形状的包裹。由于机械臂的强度要求，机械臂本身外壳采用金属制成，柔性电极不能直接贴附到金属外壳上，需要有柔性绝缘基材如fpc等一方面作为隔离，另一方面作承载柔性电极用，使用时，将带有柔性电极布置到柔性基材后，再通过胶粘包裹到机械臂外表面。存在的问题有两点：其一，电极软包的形式存在结构不稳定问题，对电极的高灵敏度检测需求造成严重影响，同时各个机械臂的电极的布置不统一，产品一致性差；其二，关节机械手臂通过多个关节在不同轴向上旋转，机械臂末端执行器能移动至一定空间范围内的任意位置，而外表面电极的供电线、信号检测线在机械臂旋转过程中造成缠绕。
技术实现思路
1、本技术为改善现有技术的不足之处，而提供一种机械
2、为此，提供一种机械臂防护套壳，机械臂防护套壳配置为非导电刚性外壳，非导电刚性外壳包括至少一个节段；每个节段包括至少两个壳体，各个壳体通过拼接套设于机械臂外部；至少一个或全部节段上布置有用于感知外界物体接近的检测电极，检测电极与其所在节段的相对位置固定；每个节段设置有至少一个用于包裹机械臂转动关节的第一区域，具备有电极的节段设置有电路板和电线，电路板通过电线从对应机械臂转动关节处取电和/或通讯，电线至少部分位于第一区域中且沿该机械臂转动关节的转动轴布置；电路板至少包括电容数字转换电路，电容数字转换电路耦合对应节段上的各个检测电极。
3、较之于现有柔性电极电子皮肤技术，本技术的优势在于：
4、(1)通过将电极布置于非导电刚性外壳后套设于机械臂外部，电极达到刚性，机械臂作业过程中不易变形，结构稳定性强，同时套壳对机械臂达到防护；
5、(2)电路板通过电线从对应机械臂转动关节处取电和/或通讯，电线至少部分位于第一区域中且沿该机械臂转动关节的转动轴布置，避免机械臂绕关节转动过程中电线缠绕；
6、(3)电容数字转换电路(cdc)，例如dai7142、adi7147，采用δ-∑调制方式通过多次对被测电容进行充放电并于参考电容比较的方法(参见：us patentnumber：5,134,401)直接将被测电容值转换成数字值，将对电容的测量灵敏度提高到1ff级别，满足测量系统对电容测量灵敏度的要求，同时具有对杂散电容免疫的特性，特别是，这些芯片的设计具有多个通道，使得电路设计简单方便，从而有效降低成本和安装难度。
7、作为一种改进方案，电路板设置有处理模块，处理模块耦合对应电容数字转换电路，实现每个带电极节段的独立数据处理，形成分布式布置架构。
8、本技术中电路板可以位于节段的臂处或者其他位置，作为另一种改进方案，优选设置电路板位于第一区域上的对应机械臂转动关节的转动轴上，使电线布置路径最短，减少线路扭动情况，为小信号电容感知提供良好基础。进一步地，电子器件设置于电路板朝外的一面，便于安装及检修，电路板中部开孔，电线穿孔沿对应械臂转动关节的转动轴取电和/或通讯。进一步地，电路板为圆形，电子器件围绕开孔分布，电路板利于布线；和/或，第一区域为圆柱状结构，电路板位于圆柱状端面，达到结构及线路布置上的简化。进一步地，电极在其所在节段的壳体上延伸至与对应电路板相邻，减少模拟信号传输路径带来的寄生电容影响，同时提高稳定性。
9、本技术中，电极可以胶粘固定于对应节段，但作为另一种改进方案，优选设置电极溅射固定或涂覆固定于对应节段，通过溅射或者涂覆，尤其是溅射，可以进一步增强电极固定在套壳的牢固性能，提升产品一致性，同时使带电极的套壳整体厚度降低。在另一方案中，所述电极通过模内注塑的方式包裹在对应节段内部，同样达到牢固性增强。本技术中，防护套壳外径比机械臂大1公分，单边5毫米，壁厚2.5毫米，上下两半通过螺钉固定，套壳套在机械臂上后对机械臂体积增加不明显，不会干扰机械臂作业需求。
10、作为另一种改进方案，电极可以设置于节段壳体的内表面或外表面。其中内表面为优选方案，此时套壳对电极也达到防护作用，减少电极移位的可能性。进一步地，具备有电极的节段上设置有固定电极的定位槽，通过定位槽进一步约束电极位置，同时达到产品一致性提升。
11、作为另一种改进方案，非导电刚性外壳通过碳纤维或塑料制成，其中碳纤维可以既兼顾轻质与硬度，在保障防护性能下达到质量减轻，减少机械臂负荷。
12、本技术，节段上电极的数量可以是一个，此时cdc采样电极的自电容进行接近觉感知。作为另一种改进方案，相应节段上的电极数量设置有至少两个，cdc可以采用电极的自电容，和/或采用电极的互电容进行接近觉感知。自电容检测距离大，具有方向性，互电容优势在于受环境变化影响较小，利用两者的不同特性达到综合判断或者根据需求情况的偏向选择。更进一步地，相应节段上的电极数量设置有至少三个形成环绕机械臂周侧布置，达到对机械臂周侧360°方位的检测能力。具体地，可以设置一周分4个区域的电极。
13、作为另一种改进方案，所述非导电刚性外壳的每个节段上的电极所述机械臂之间设置有屏蔽层，用于隔离机械臂对电极检测的干扰。
14、作为另一种改进方案，电路板设置有无线通讯装置如蓝牙用于各自间的无线通讯，机械臂开机初期阶段，配置蓝牙，各电路板相互之间通过蓝牙通讯初始化。本技术中，机械臂的肩部护罩(即关节护罩)处开孔，用于穿过电源线和can通讯线，电路板从机械臂上取电和can通讯。
15、还提供一种机械臂，包括上述机械臂防护套壳。
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1.一种机械臂防护套壳，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的机械臂防护套壳，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的机械臂防护套壳，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的机械臂防护套壳，其特征在于：
5.根据权利要求3或4所述的机械臂防护套壳，其特征在于：
6.根据权利要求3所述的机械臂防护套壳，其特征在于：所述电极在其所在节段的壳体上延伸至与对应电路板相邻。
7.根据权利要求1所述的机械臂防护套壳，其特征在于：所述电极溅射固定或涂覆固定于对应节段；或者所述电极通过模内注塑的方式包裹在对应节段内部。
8.根据权利要求1所述的机械臂防护套壳，其特征在于：所述电极设置于所述壳体的内表面或外表面。
9.根据权利要求8所述的机械臂防护套壳，其特征在于：具备有电极的节段上设置有固定所述电极的定位槽。
10.根据权利要求1所述的机械臂防护套壳，其特征在于：所述非导电刚性外壳通过碳纤维或塑料制成。
11.根据权利要求1所述的机械臂防护套壳，其特征在于：相应节段上的电极数量设置
12.根据权利要求11所述的机械臂防护套壳，其特征在于：相应节段上的电极数量设置有至少三个形成环绕机械臂周侧布置。
13.根据权利要求1所述的机械臂防护套壳，其特征在于：所述电路板设置有无线通讯装置用于各自间的无线通讯。
14.一种机械臂，其特征在于，包括如权利要求1-13任一项所述的机械臂防护套壳。
...【技术特征摘要】
1.一种机械臂防护套壳，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的机械臂防护套壳，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的机械臂防护套壳，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的机械臂防护套壳，其特征在于：
5.根据权利要求3或4所述的机械臂防护套壳，其特征在于：
6.根据权利要求3所述的机械臂防护套壳，其特征在于：所述电极在其所在节段的壳体上延伸至与对应电路板相邻。
7.根据权利要求1所述的机械臂防护套壳，其特征在于：所述电极溅射固定或涂覆固定于对应节段；或者所述电极通过模内注塑的方式包裹在对应节段内部。
8.根据权利要求1所述的机械臂防护套壳，其特征在于：所述电极设置于所述壳体的内表面或...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙滕谌，曾凡佑，尤雅楠，
申请(专利权)人：北京他山科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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