[發明專利]基于機器視覺的柔性機械臂減振試驗裝置及其使用方法

在審

• 申請號: 201710958762.6
• 申請日: 2017-10-15
• 公開（公告）號: CN107588940A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 劉健;馬天兵;陳波
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及柔性機械臂的試驗裝置，特別是一種基于機器視覺的柔性機械臂減振裝置及其使用方法。

背景技術：

柔性機械臂因其重量輕、阻尼小等優勢在航天、醫療等各個領域扮演著重要角色，隨著對其需求的日益增加，對柔性機械臂的性能要求也在逐步提升。為了保證機械臂的運動精準與定位精度，對其進行振動控制在工業應用中顯得十分必要。

采用壓電片進行振動控制是常用的控制方法，在此基礎上引入機器視覺技術實現實時控制是一個新興的課題。為了驗證此方法的振動控制效果，需要進行相關試驗，但是由于機械臂不同應用場合的特點，對使用中的機械臂進行試驗和研究不切實際，所以為了直觀的進行科研試驗，且保證模擬效果，需要一種試驗裝置在滿足上述條件的情況下進行試驗。

發明內容：

本發明的目的是提供一種結構簡單、可操作性強、效果直觀的基于機器視覺的柔性機械臂減振試驗裝置及其使用方法，可對機械臂進行振動控制，并檢驗基于機器視覺的減振方法的控制效果。

實現本發明目的的解決方案為，設計一種基于機器視覺的柔性機械臂的減振試驗裝置及其使用方法，該裝置包括第一步進電機、第二步進電機、固定基座、連接臂、柔性懸臂、CCD相機、鏡頭、相機平衡支架、壓電片、電荷放大器和 PC機；第一步進電機固定在固定基座上，第一步進電機轉軸通過連接臂與第二步進電機連接，用于驅動第二步進電機繞第一步進電機轉軸轉動，第二步進電機轉軸與柔性懸臂、相機平衡支架連接，第二步進電機驅動柔性懸臂和相機平衡支架繞軸轉動，CCD相機可移動地安裝在相機平衡支架上，且CCD相機配置有鏡頭，其輸出端與PC機電連接，電荷放大器輸入端與PC機電連接，輸出端與壓電片電連接，所述壓電片粘貼于柔性懸臂的最大應力處。

本發明設計的試驗裝置，具有以下顯著優點：(1)基于機器視覺的柔性機械臂減振試驗裝置，能夠模擬實際振動控制，并且結構簡單。(2)采用雙關節柔性機械臂，能夠試驗不同自由度機械臂的控制效果。(3)裝置的平衡結構設計，為電機的運轉提供保障，提高了轉動性能。(4)柔性懸臂前端設計相關結構，保證了視覺采集圖像的無偏角，避免了非直視現象導致的測量誤差，并配合壓電片進行振動控制，保證了實時的控制可行性。(5)整個裝置采用組合裝配結構，可在此裝置基礎上簡單調整，進行其他機器視覺、振動控制以及機械臂運動等相關實驗，適用性高。

附圖說明：

圖1是本發明基于機器視覺的柔性機械臂減振試驗裝置的結構示意圖；

圖2是相機平衡支架的結構示意簡圖；

圖3是電機平衡支架的結構示意簡圖。

具體實施方式：

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的詳細說明。

本發明采用機器視覺的方法，在不接觸的前提下，模擬實際應用，實現對柔性雙關節機械臂進行減振控制的試驗裝置及方法。

如圖1所示，基于機器視覺的柔性機械臂減振試驗裝置包括第一步進電機1、第二步進電機2、固定基座3、連接臂4、柔性懸臂5、CCD相機6、鏡頭7、相機平衡支架8、壓電片9、電荷放大器10和PC機11。其中，柔性懸臂5由兩個相互垂直的矩形片狀結構的柔性材料組成，垂直相交處作為自由端，轉動時，由于材料的柔性，臂桿的自由端會產生相應振動。如圖2所示，相機平衡支架8 為一板狀結構，在中間位置開設有第一通孔15、第二通孔17和安裝槽18，第一通孔15與第二步進電機2的轉軸直徑相同，用于將其固定安裝在第二步進電機 2轉軸上；安裝槽18用于安裝固定CCD相機6，并且CCD相機6在平衡支架上可移動；除此之外，相機平衡支架8還開設有第二通孔17，第二通孔17開設在相機平衡支架8遠離安裝槽18的一側，第二通孔17用于懸掛第二配重件14，第二配重件14可以在第二通孔17中移動，以適應不同重量，達到平衡CCD相機6重量的作用。