專利名稱：一種應(yīng)用于防護(hù)材料測試系統(tǒng)的機(jī)械人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測系統(tǒng)，特別涉及一種應(yīng)用于防護(hù)材料測試系統(tǒng)的機(jī)械人。
背景技術(shù)：
防護(hù)服材料測試系統(tǒng)用機(jī)械人主要技術(shù)功能包括人體部分、機(jī)械驅(qū)動(dòng)部分、機(jī)械控制部分、三大部分。目前國內(nèi)外還沒有定型的測試系統(tǒng)，需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求自行研制?，F(xiàn)有測式多使用真人在惡劣條件下完成，存在對(duì)試驗(yàn)者健康、安全產(chǎn)生危害的風(fēng)險(xiǎn)，部分使用人體模型的，基本為固定模型，不能滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測試要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用于防護(hù)材料測試系統(tǒng)中的全自動(dòng)、數(shù)字化應(yīng)用于防護(hù)材料測試系統(tǒng)的機(jī)械人。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種應(yīng)用于防護(hù)材料測試系統(tǒng)的機(jī)械人，包括人形外殼，控制模塊和驅(qū)動(dòng)模塊；所述人形外殼用于固定所述控制模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，并根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)模塊的運(yùn)動(dòng)，人形外殼的頭部及四肢進(jìn)行動(dòng)作；所述控制模塊，設(shè)置于所述人形外殼的胸腔，用于發(fā)送電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)給所述驅(qū)動(dòng)模塊；所述驅(qū)動(dòng)模塊，設(shè)置于所述人形外殼的四肢及頸部，用于接收所述控制模塊發(fā)送的電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，并根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，進(jìn)行頭部轉(zhuǎn)動(dòng)、四肢擺動(dòng)的動(dòng)作。本發(fā)明的有益效果是設(shè)置控制模塊來控制驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)一步帶動(dòng)人形外殼進(jìn)行擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械人按照預(yù)定程序進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)動(dòng)。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步，所述控制模塊包括處理器和電機(jī)調(diào)速器；所述處理器，用于發(fā)送速度控制信號(hào)給電機(jī)調(diào)速器；所述電機(jī)調(diào)速器，用于接收所述處理器發(fā)送的速度控制信號(hào)，將速度控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，并將電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)送給驅(qū)動(dòng)模塊。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是處理器發(fā)送速度控制信號(hào)給電機(jī)調(diào)速器，進(jìn)一步控制驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，使用電機(jī)調(diào)速器，是驅(qū)動(dòng)模塊運(yùn)動(dòng)更加穩(wěn)定、減輕振動(dòng)情況。進(jìn)一步，所述控制模塊還包括四個(gè)光電開關(guān)，用于分別檢測四肢的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并將四肢的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分別轉(zhuǎn)化成開關(guān)信號(hào)發(fā)送給所述處理器；所述處理器接收當(dāng)前的光電開關(guān)發(fā)出的開關(guān)信號(hào)，進(jìn)一步控制，與當(dāng)前的光電開關(guān)測量的肢體協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的肢體的擺動(dòng)。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是通過光電開關(guān)檢測機(jī)制，檢測當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)的肢體，根據(jù)檢測結(jié)果控制與其相協(xié)調(diào)動(dòng)作的肢體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可以進(jìn)一步減少誤動(dòng)作的可能性。進(jìn)一步，所述控制模塊還包括時(shí)間控制器，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔控制驅(qū)動(dòng)模塊與電機(jī)調(diào)速器之間連接的連通與斷開。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是利用時(shí)間控制器控制控制模塊與電機(jī)調(diào)速器之間的連接與斷開，進(jìn)一步根據(jù)設(shè)定的擺動(dòng)周期控制擺動(dòng)的幅度，實(shí)現(xiàn)了按照預(yù)定動(dòng)作完成測試的測試要求。進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)模塊包括五個(gè)單軸步進(jìn)電機(jī)，五個(gè)所述單軸步進(jìn)電機(jī)分別設(shè)置于所述人形外殼的頸部與四肢，用于分別控制頸部及四肢的運(yùn)動(dòng)，接收所述控制模塊發(fā)送的電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)分別進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是采用五個(gè)單軸步進(jìn)電機(jī)，分別控制頸部及四肢的轉(zhuǎn)動(dòng)，減少了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩的過程。進(jìn)一步，所述控制四肢運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)為兩個(gè)雙軸步進(jìn)電機(jī)，兩個(gè)所述雙軸步進(jìn)電機(jī)分別控制手臂和腿部的運(yùn)動(dòng)。采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是采用兩個(gè)雙軸步進(jìn)電機(jī)控制四肢，減少了步進(jìn)電機(jī)數(shù)量，增加了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)協(xié)同工作。


圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)模塊圖。附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下1、人形外殼，2、控制模塊，3、驅(qū)動(dòng)模塊，4、處理器，5、電機(jī)調(diào)速器，6、光電開關(guān)，7、時(shí)間控制器，8、單軸步進(jìn)電機(jī)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。如圖1所示，為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)圖，圖2為本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)模塊圖。實(shí)施例1—種應(yīng)用于防護(hù)材料測試系統(tǒng)的機(jī)械人，包括人形外殼1，控制模塊2和驅(qū)動(dòng)模塊3 ；所述人形外殼I用于固定所述控制模塊2和驅(qū)動(dòng)模塊3，并根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)模塊3的運(yùn)動(dòng)，人形外殼I的頭部及四肢進(jìn)行動(dòng)作；所述控制模塊2，設(shè)置于所述人形外殼I的胸腔，用于發(fā)送電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)給所述驅(qū)動(dòng)模塊3 ；所述驅(qū)動(dòng)模塊3，設(shè)置于所述人形外殼I的四肢及頸部，用于接收所述控制模塊2發(fā)送的電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，并根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，進(jìn)行頭部轉(zhuǎn)動(dòng)、四肢擺動(dòng)的動(dòng)作。所述控制模塊2包括處理器4和電機(jī)調(diào)速器5 ；所述處理器4，用于發(fā)送速度控制信號(hào)給電機(jī)調(diào)速器5 ；所述電機(jī)調(diào)速器5，用于接收所述處理器4發(fā)送的速度控制信號(hào)，將速度控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，并將電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)送給驅(qū)動(dòng)模塊3。所述控制模塊2還包括四個(gè)光電開關(guān)6，用于分別檢測四肢的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并將四肢的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分別轉(zhuǎn)化成開關(guān)信號(hào)發(fā)送給所述處理器4 ;所述處理器4接收當(dāng)前的光電開關(guān)6發(fā)出的開關(guān)信號(hào)，進(jìn)一步控制，與當(dāng)前的光電開關(guān)6測量的肢體協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的肢體的擺動(dòng)。所述控制模塊2還包括時(shí)間控制器7，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔控制驅(qū)動(dòng)模塊3與電機(jī)調(diào)速器5之間連接的連通與斷開。所述驅(qū)動(dòng)模塊3包括五個(gè)單軸步進(jìn)電機(jī)8，五個(gè)所述單軸步進(jìn)電機(jī)8分別設(shè)置于所述人形外殼I的頸部與四肢，用于分別控制頸部及四肢的運(yùn)動(dòng)，接收所述控制模塊2發(fā)送的電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)分別進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。所述控制四肢運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)為兩個(gè)雙軸步進(jìn)電機(jī)，兩個(gè)所述雙軸步進(jìn)電機(jī)分別控制手臂和腿部的運(yùn)動(dòng)。人形外殼(1)，根據(jù)人體工程學(xué)和運(yùn)動(dòng)物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，按照亞洲人標(biāo)準(zhǔn)體型制作的1:1人體模型，有大、中、小三種型號(hào)，各部分尺寸與標(biāo)準(zhǔn)人身尺寸完全一致，可以穿上大、中、小三種型號(hào)的服裝。頭部可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，雙臂、雙腿可以前后擺動(dòng)。人體手臂肘關(guān)節(jié)處和腿部膝關(guān)節(jié)處均設(shè)計(jì)了快速插拔復(fù)位機(jī)構(gòu)，以便于更換被測防護(hù)服。驅(qū)動(dòng)模塊(3)，如圖1所示，五個(gè)單軸步進(jìn)電機(jī)安裝在人體模特軀干內(nèi)部，分別驅(qū)動(dòng)左右大臂和大腿及頸部。由計(jì)算機(jī)控制五個(gè)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器控制對(duì)應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)。其中第一步進(jìn)電機(jī)和第二控制雙臂前后擺動(dòng)；第三步進(jìn)電機(jī)和第四步進(jìn)電機(jī)控制雙腿前后擺動(dòng)；第五步進(jìn)電機(jī)控制頭部左右轉(zhuǎn)動(dòng)?？刂颇K(2)，通過計(jì)算機(jī)先設(shè)定好各個(gè)步進(jìn)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度(第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為手臂的擺動(dòng)角度，第三步進(jìn)電機(jī)和第四步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度為腿部的抬起高度，第五步進(jìn)電機(jī)為頭部的轉(zhuǎn)動(dòng)角度)，每個(gè)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向以保證腿、臂動(dòng)作協(xié)調(diào)，步進(jìn)電機(jī)的循環(huán)時(shí)間即行走速度，均根據(jù)人體工程學(xué)以及實(shí)驗(yàn)需要而調(diào)整設(shè)定的。步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)角度、時(shí)間、方向可任意設(shè)定。通過計(jì)算機(jī)還可完成行走與止步間歇模式及控制整體測試運(yùn)行時(shí)間。整個(gè)防護(hù)材料測試系統(tǒng)用機(jī)械人可以按設(shè)置的程序完成需要的動(dòng)作，在惡劣的檢測環(huán)境下，替代真人完成符合標(biāo)準(zhǔn)要求的測試。應(yīng)用于防護(hù)材料測試系統(tǒng)機(jī)械人的操作程序?yàn)?I)打開機(jī)械人手臂肘關(guān)節(jié)處、腿部膝關(guān)節(jié)處快速插拔復(fù)位機(jī)構(gòu)，給機(jī)械人穿上被測試防護(hù)用品，將快速插拔復(fù)位機(jī)構(gòu)復(fù)位；(2)用專用裝卸運(yùn)輸工具，將機(jī)械人裝至需使用的測試儀器設(shè)備的指定位置；(3)按動(dòng)啟動(dòng)按鈕，腿部和手臂協(xié)調(diào)一致擺動(dòng)；按動(dòng)頭部運(yùn)動(dòng)按鈕，頭部左右轉(zhuǎn)動(dòng)；(4)按動(dòng)停止按鈕，機(jī)械人完成測試動(dòng)作要求，并自動(dòng)復(fù)位；(5)測試結(jié)束后，關(guān)閉開關(guān)，用專用裝卸運(yùn)輸工具取出機(jī)械人；(6)按(I)脫去或更換被測防護(hù)用品，重復(fù)(2) (4)的步驟，進(jìn)行下一樣品測試，或其它方法的測試。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于防護(hù)材料測試系統(tǒng)的機(jī)械人，其特征在于:包括人形外殼(I)，控制模塊(2)和驅(qū)動(dòng)模塊(3); 所述人形外殼(I)用于安裝固定所述控制模塊(2)和驅(qū)動(dòng)模塊(3)，并根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)模塊(3)的運(yùn)動(dòng)，控制人形外殼(I)的頭部及四肢進(jìn)行動(dòng)作； 所述控制模塊(2)，設(shè)置于所述人形外殼(I)的胸腔，用于發(fā)送電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)給所述驅(qū)動(dòng)模塊(3)； 所述驅(qū)動(dòng)模塊(3)，設(shè)置于所述人形外殼(I)的四肢及頸部，用于接收所述控制模塊(2)發(fā)送的電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，并根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，進(jìn)行頭部轉(zhuǎn)動(dòng)、四肢擺動(dòng)的動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械人，其特征在于:所述控制模塊(2)包括處理器(4)和電機(jī)調(diào)速器(5)； 所述處理器(4 )，用于發(fā)送速度控制信號(hào)給電機(jī)調(diào)速器(5 ); 所述電機(jī)調(diào)速器(5 )，用于接收所述處理器(4 )發(fā)送的速度控制信號(hào)，將速度控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，并將電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)送給驅(qū)動(dòng)模塊(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械人，其特征在于:所述控制模塊(2)還包括四個(gè)光電開關(guān)(6)，用于分別檢測四肢的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并將四肢的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分別轉(zhuǎn)化成開關(guān)信號(hào)發(fā)送給所述處理器(4);所述處理器(4)接收當(dāng)前的光電開關(guān)(6)發(fā)出的開關(guān)信號(hào)，進(jìn)一步控制與當(dāng)前的光電開關(guān)(6 )測量的肢體協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的肢體的擺動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械人，其特征在于:所述控制模塊(2)還包括時(shí)間控制器(7)，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔控制驅(qū)動(dòng)模塊(3)與電機(jī)調(diào)速器(5)之間連接的連通與斷開。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械人，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)模塊(3)包括五個(gè)單軸步進(jìn)電機(jī)(8)，五個(gè)所述單軸步進(jìn)電機(jī)(8)分別設(shè)置于所述人形外殼(I)的頸部與四肢，用于分別控制頸部及四肢的運(yùn)動(dòng)，接收所述控制模塊(2)發(fā)送的電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)分別進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)械人，其特征在于:所述控制四肢運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)為兩個(gè)雙軸步進(jìn)電機(jī)，兩個(gè)所述雙軸步進(jìn)電機(jī)分別控制手臂和腿部的運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于防護(hù)材料測試系統(tǒng)的機(jī)械人，包括人形外殼，控制模塊和驅(qū)動(dòng)模塊；所述人形外殼用于固定所述控制模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，并根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)模塊的運(yùn)動(dòng)，人形外殼的頭部及四肢進(jìn)行動(dòng)作；所述控制模塊，設(shè)置于所述人形外殼的胸腔，用于發(fā)送電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)給所述驅(qū)動(dòng)模塊；所述驅(qū)動(dòng)模塊，設(shè)置于所述人形外殼的四肢及頸部，用于接收所述控制模塊發(fā)送的電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，并根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，進(jìn)行頭部轉(zhuǎn)動(dòng)、四肢擺動(dòng)的動(dòng)作。本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)在處理器的控制下，按照預(yù)定動(dòng)作進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制人形外殼的四肢及頭部進(jìn)行擺動(dòng)，在惡劣的檢測環(huán)境下，代替真人完成防護(hù)材料測試系統(tǒng)要求的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)防護(hù)材料測試的自動(dòng)化、無人化。
文檔編號(hào)G01N35/00GK103072136SQ201210584098
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者劉星漢, 趙陽, 惲杰, 李雙會(huì), 吳宗之, 魏利軍, 張興凱, 康榮學(xué), 桑海泉 申請(qǐng)人:北京中科智恒科技有限公司, 中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院