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具身机器人末端执行器安全技术指南.docx

资料介绍

具身机器人末端执行器安全技术指南

1 概述

末端执行器(End Effector)是具身机器人与环境直接交互的终端部件,包括灵巧手、夹爪、吸盘、工具等。末端执行器直接接触操作对象和人员,其安全设计直接影响机器人的交互安全性和操作可靠性。末端执行器面临夹持力失控、物体滑落、误动作、碰撞等安全风险,需要从机械设计、传感检测、控制策略和故障保护等多方面进行安全设计。本指南系统阐述末端执行器的安全设计原则、夹持力控制、碰撞检测、物体状态监测及安全释放机制,为开发安全可靠的末端执行器提供技术参考。

2 末端执行器安全设计原则

2.1 被动安全设计

被动安全设计通过机械结构本身保证安全性,不依赖主动控制。被动安全设计要点:柔性接触,末端执行器与物体接触的表面覆盖硅胶或聚氨酯柔性材料,降低接触刚度,减小碰撞力;被动柔顺,在末端执行器与机器人臂体之间安装被动柔顺装置(如RCC装置),允许末端执行器在接触时产生微小的被动位移,补偿定位误差;过载保护,末端执行器的关键受力部件设置机械薄弱环节,过载时优先断裂,保护更昂贵的机器人臂体;无锐边设计,末端执行器的所有外部轮廓采用圆角过渡,无尖锐边缘和夹持点。

2.2 主动安全设计

主动安全设计通过传感器检测和控制算法主动管理安全风险。主动安全设计要点:力感知,末端执行器集成力/力矩传感器,实时监测夹持力、接触力,在力超限时自动调整;滑移检测,集成滑移传感器(如加速度计、光学传感器),检测物体在夹持过程中的滑移,在滑移发生前自动增加夹持力;接近检测,集成接近传感器,在末端执行器接近物体或障碍物时提前减速,降低碰撞速度;状态监测,实时监测末端执行器的工作状态,在异常时触发安全响应。


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