一种人机交互安全防护装置及机器人的制作方法

本发明涉及，更具体涉及一种人机交互安全防护装置及机器人。

背景技术：

1、随着技术的发展，人形机器人正逐步走进人类的生活中，部分人形机器人已应用于商业导览、表演、教育、科研等场景中，未来还将在工厂制造、家庭服务中广泛应用。在人与机器人互动、协作过程中，可能引发安全问题，如人员被机器人伤害等。如何保证人机交互时人的安全，是人形机器人面临的重要问题。

2、目前针对人机交互安全问题的研究主要是基于力觉、视觉传感器反馈的碰撞感知、运动规划与轨迹规划、接触感知与柔顺控制等；这需要大量的人机交互信息支撑，实时性要求高，难以应对突发状况，如与突然出现的孩童发生碰撞等。在人形机器人本体设计上增加安全防护装置，是解决人机交互安全的重要途径。

3、专利公开号为cn117484539a的专利文献公开了一种机器人关节柔顺装置，可以在平面正交方向及转动方向缓冲掉机器人执行任务时由于末端执行器与目标的接触碰撞而产生的冲击力或力矩。但其在人机碰撞时或后续时间不能消除该冲击力或力矩。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，如何在外部冲击力或力矩超过对人体伤害的力或力矩时避免对人体造成伤害。

2、本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种人机交互安全防护装置，包括同轴设置的第一连接件、第二连接件，所述第一连接件通过至少一个组合件与第二连接件传动连接，该组合件包括弹性件、限位块，所述第一连接件朝向第二连接件的一端设有环状结构，该环状结构上开设有与限位块相适配的卡槽，所述弹性件一端与第二连接件相连，另一端通过限位块与卡槽相抵，外部冲击力或力矩不超过对人体伤害的力或力矩时，限位块能够抵接在卡槽内，并致使第二连接件与第一连接件传动连接，外部冲击力或力矩超过对人体伤害的力或力矩时，限位块能够脱出卡槽并致使第二连接件与第一连接件产生相对运动。

3、作为优选的技术方案，所述弹性件一端部分包设于限位块外侧，且其周向开设有多个径向缝。

4、作为优选的技术方案，所述限位块包括钢球，所述卡槽包括与钢球相适配的球窝，所述钢球脱出球窝的力与对人体伤害的力或力矩相同。

5、作为优选的技术方案，所述第二连接件一端外沿朝向第一连接件延伸，所述第二连接件上开设有多个与弹性件相适配的安装孔，所述安装孔能够与弹性件相抵。

6、作为优选的技术方案，所述安装孔内沿第二连接件延伸方向还设置有销孔，所述销孔内设有销轴，所述弹性件上开设有与销轴相适配的限位槽。

7、作为优选的技术方案，所述径向缝朝向第二连接件的一端设有终止圆孔。

8、作为优选的技术方案，所述第一连接件背离第二连接件的一端固定有连接法兰，所述第二连接件背离第一连接件的一端开设有多个外部接口。

9、作为优选的技术方案，多个所述径向缝沿弹性件轴线等角度分布。

10、作为优选的技术方案，所述环状结构上还开设有与限位块相适配的滚道。

11、一种机器人，包括肩关节、肘关节、腕关节，所述肩关节与肘关节传动连接，所述肘关节与腕关节传动连接，还包括人机交互安全防护装置，所述肩关节包括肩关节一、肩关节二、肩关节三，所述肩关节一与第二连接件固定连接，所述肩关节二与第一连接件固定连接，所述肩关节二通过肩关节三与肘关节传动连接。

12、本发明的优点在于：

13、(1)本发明中，通过限位块、卡槽的设置，外部冲击力或力矩不超过对人体伤害的力或力矩时，限位块能够抵接在卡槽内，并致使第二连接件与第一连接件传动连接，外部冲击力或力矩超过对人体伤害的力或力矩时，限位块能够脱出卡槽并致使第二连接件与第一连接件产生相对运动，从而在外部冲击力或力矩超过对人体伤害的力或力矩时避免对人体造成伤害。

14、(2)本发明中，通过在弹性件周向上开设径向缝，能够便于弹性件一端张开，从而释放钢球，并从球窝内脱出，提高了保护效果。

技术特征：

1.一种人机交互安全防护装置，其特征在于，包括同轴设置的第一连接件、第二连接件，所述第一连接件通过至少一个组合件与第二连接件传动连接，该组合件包括弹性件、限位块，所述第一连接件朝向第二连接件的一端设有环状结构，该环状结构上开设有与限位块相适配的卡槽，所述弹性件一端与第二连接件相连，另一端通过限位块与卡槽相抵，外部冲击力或力矩不超过对人体伤害的力或力矩时，限位块能够抵接在卡槽内，并致使第二连接件与第一连接件传动连接，外部冲击力或力矩超过对人体伤害的力或力矩时，限位块能够脱出卡槽并致使第二连接件与第一连接件产生相对运动。

2.根据权利要求1所述的一种人机交互安全防护装置，其特征在于，所述弹性件一端部分包设于限位块外侧，且其周向开设有多个径向缝。

3.根据权利要求1所述的一种人机交互安全防护装置，其特征在于，所述限位块包括钢球，所述卡槽包括与钢球相适配的球窝，所述钢球脱出球窝的力与对人体伤害的力或力矩相同。

4.根据权利要求1所述的一种人机交互安全防护装置，其特征在于，所述第二连接件一端外沿朝向第一连接件延伸，所述第二连接件上开设有多个与弹性件相适配的安装孔，所述安装孔能够与弹性件相抵。

5.根据权利要求4所述的一种人机交互安全防护装置，其特征在于，所述安装孔内沿第二连接件延伸方向还设置有销孔，所述销孔内设有销轴，所述弹性件上开设有与销轴相适配的限位槽。

6.根据权利要求2所述的一种人机交互安全防护装置，其特征在于，所述径向缝朝向第二连接件的一端设有终止圆孔。

7.根据权利要求1所述的一种人机交互安全防护装置，其特征在于，所述第一连接件背离第二连接件的一端固定有连接法兰，所述第二连接件背离第一连接件的一端开设有多个外部接口。

8.根据权利要求2所述的一种人机交互安全防护装置，其特征在于，多个所述径向缝沿弹性件轴线等角度分布。

9.根据权利要求1所述的一种人机交互安全防护装置，其特征在于，所述环状结构上还开设有与限位块相适配的滚道。

10.一种机器人，包括肩关节、肘关节、腕关节，所述肩关节与肘关节传动连接，所述肘关节与腕关节传动连接，其特征在于，还包括如权利要求1-9任意一项所述的人机交互安全防护装置，所述肩关节包括肩关节一、肩关节二、肩关节三，所述肩关节一与第二连接件固定连接，所述肩关节二与第一连接件固定连接，所述肩关节二通过肩关节三与肘关节传动连接。

技术总结本发明公开了一种人机交互安全防护装置及机器人，包括同轴设置的第一连接件、第二连接件，所述第一连接件通过至少一个组合件与第二连接件传动连接，该组合件包括弹性件、限位块，所述第一连接件朝向第二连接件的一端设有环状结构，该环状结构上开设有与限位块相适配的卡槽。本发明中，通过限位块、卡槽的设置，外部冲击力或力矩不超过对人体伤害的力或力矩时，限位块能够抵接在卡槽内，并致使第二连接件与第一连接件传动连接，外部冲击力或力矩超过对人体伤害的力或力矩时，限位块能够脱出卡槽并致使第二连接件与第一连接件产生相对运动，从而在外部冲击力或力矩超过对人体伤害的力或力矩时避免对人体造成伤害。技术研发人员：梁斌,刘厚德,姜信宽,兰斌,梁论飞受保护的技术使用者：江淮前沿技术协同创新中心技术研发日：技术公布日：2024/10/10