[發明專利]單自由度柔性臂的實驗平臺

有效

• 申請號: 201710050938.8
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106625608B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 王海;陶偉
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J18/00
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 楊紅梅

本發明公開了一種單自由度柔性臂的實驗平臺，屬于實驗驗證平臺技術領域，包括基座、關節和手臂，基座安裝在底部，關節和手臂相連組成機械臂，關節位于基座上方，關節內設有步進電機，關節外設有驅動器和信號發生器，信號發生器連接驅動器，驅動器連接步進步進電機，關節末端連接柔性臂進行實驗。本發明通過在基座上安排關節和手臂構成機械臂，在關節外設置了驅動器和信號發生器，解決了柔性臂的不同工況所需的驅動力。

技術領域

本發明屬于實驗驗證平臺技術領域，涉及單自由度柔性機械臂的實驗方向，具體涉及一種單自由度柔性臂的實驗平臺。

背景技術

柔性機械臂的柔性主要來自于桿的彈性變形和關節彈性變形兩個方面。不論是連桿還是關節的變形都會給機械臂的末端帶來靜態和動態的形變，存在一定的誤差。當機械臂在負載情況下和本身自重一起使得機械臂的各個連桿與關節出現形變，并且這些形變會逐步累加，最終集中到機械臂的末端形成末端位置誤差這種靜態的變形誤差在串聯機器臂中表現更為明顯。連桿和關節變形導致的震蕩給機械臂的動態性能帶來影響，形成動態變形誤差。由此可見，連桿與關節引起的形變給機械臂的控制精度和動態性能帶來了很大影響。

連桿產生的形變主要是由于機械臂系統結構的剛度較低導致。連桿的動能與勢能相互作用形成了連桿的柔性。尤其是連桿越長，柔性越為明顯。連桿的拉伸、彎曲和扭曲導致的機械臂柔性主要表現為震動和彎曲形變，從而增加了機械臂的控制難度。

發明內容

根據以上現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是提出一種單自由度柔性臂的實驗平臺，通過在基座上安排關節和手臂構成機械臂，在關節外設置了驅動器和信號發生器，解決了柔性臂的不同工況所需的驅動力。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種單自由度柔性臂的實驗平臺，所述單自由度柔性臂的實驗平臺包括基座、關節和手臂，基座安裝在底部，關節和手臂相連組成機械臂，關節位于基座上方，關節內設有步進電機，關節外設有驅動器和信號發生器，信號發生器連接驅動器，驅動器連接步進步進電機，關節末端連接柔性臂進行實驗。

上述裝置中，所述實驗平臺還包括內軸、軸承、鍵、外接軸、軸承端蓋、第一螺栓、墊片、第二螺栓和連桿，步進電機通過第二螺栓固定在基座上，步進電機的輸出軸用鍵結構連接外接軸，外接軸與內軸配合，通過第一螺栓連接固定，內軸的外圈與基座的內圈用來與軸承配合，軸承端蓋與基座連接，外接軸通過墊片與基座的定位孔相連，連桿連接于外接軸上，連桿是柔性臂。所述連桿是可更換的實驗連桿。驅動器內設有步進電機驅動電路。

本發明有益效果是:本發明提供一種單自由度柔性臂的實驗平臺，在基座上安裝關節和手臂構成機械臂，設置驅動裝置和信號發生器，可模擬多種工況來進行實驗研究，可通過調節驅動裝置來模擬機械臂在實際工作中的驅動情況，并且可在外接軸上快速更換不同規格和大小的建議柔性臂，裝置結構簡單易于改進。

附圖說明

下面對本說明書附圖所表達的內容及圖中的標記作簡要說明：

圖1是本發明的具體實施方式的單自由度柔性機械臂的構型圖。

圖2是本發明的具體實施方式的單自由度柔性機械臂的結構示意圖。

圖3是本發明的具體實施方式的實驗平臺驅動原理圖。

圖4是本發明的具體實施方式的驅動電路示意圖。

圖中：1-步進電機，2-基座，3-內軸，4-軸承，5-鍵，6-外接軸，7-軸承端蓋，8-第一螺栓，9-墊片，10-第二螺栓，11-連桿。

具體實施方式

下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發明的具體實施方式如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域技術人員對本發明的發明構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。