[發明專利]一種用于機器人研拋加工的高精度力位混合控制裝置

有效

• 申請號: 202010694608.4
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111843766B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 孫玉文;王若奇;于洋;牛金波
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B24B27/00
• 分類號: B24B27/00;B24B49/16;B24B51/00;B24B55/00;B25J11/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪

1.一種用于機器人研拋加工的高精度力位混合控制裝置，其特征在于，該高精度力位混合控制裝置包括連接法蘭(1)、端蓋(2)、力傳感器(13)、動態傾角傳感器(4)、主動力控模塊、傳動模塊及金屬殼體(15)，其中：

所述連接法蘭(1)用于將所述力位混合控制裝置與工業機器人的末端連接；

所述端蓋(2)的上端與所述連接法蘭(1)連接，其下端用于固定所述力傳感器(13)、動態傾角傳感器(4)和金屬殼體(15)；

所述力傳感器(13)通過力傳感器上端安裝板(14)與所述端蓋(2)連接，用于測量研拋加工中的軸向接觸力，并將該軸向接觸力信號反饋給所述主動力控模塊的控制單元，建立具有力反饋的閉環控制結構，從而實現接觸力的柔順控制；

所述動態傾角傳感器(4)通過動態傾角傳感器安裝板(3)與所述端蓋(2)連接，用于檢測該力位混合控制裝置隨機器人末端運動時的空間位姿，從而進行重力補償；所述的動態傾角傳感器(4)垂直安裝于所述端蓋(2)的下端，并且其中心軸線與力位混合控制裝置的中心軸線平行；所述主動力控模塊的上端與所述力傳感器(13)連接，包括音圈電機(6)、位移測量組件(11)、電機導向組件(8)及控制單元，所述音圈電機(6)包括定子與動子，其定子與所述力傳感器(13)連接，其動子與所述傳動模塊連接，用于驅動所述傳動模塊柔順運動；所述位移測量組件(11)用于檢測所述音圈電機(6)的動子瞬時位置，并將該瞬時位置信號反饋給所述主動力控模塊的控制單元，建立具有位置反饋的閉環控制結構，從而實現位置的柔順控制；所述電機導向組件(8)用于所述音圈電機(6)的運動導向，并且承受研拋工具的轉動摩擦力；所述控制單元與所述力傳感器(13)、所述動態傾角傳感器(4)以及所述音圈電機(6)的驅動器連接；

所述主動力控模塊的電機導向組件(8)包括花鍵軸和花鍵螺母，其花鍵軸與所述金屬殼體(15)螺釘連接，并嵌入到所述金屬殼體(15)底端的圓柱形凹槽內，其花鍵螺母與定子安裝板(5)和動子安裝板(7)連接；

所述傳動模塊通過傳動板(9)與所述主動力控模塊的下端連接，用于傳遞所述主動力控模塊的音圈電機(6)所輸出的位移，從而實現研拋工具的軸向浮動；

所述金屬殼體(15)的上端與所述端蓋(2)連接，其下端與所述主動力控模塊的電機導向組件(8)連接，用于固定花鍵軸的位置，并且對該力位混合控制裝置起到防護作用，從而提高該力位混合控制裝置的可靠性與穩定性。

2.如權利要求1所述的用于機器人研拋加工的高精度力位混合控制裝置，其特征在于，所述連接法蘭(1)、端蓋(2)、力傳感器(13)、主動力控模塊、傳動模塊及金屬殼體(15)的中心軸線均在同一直線上，從而保證力位混合控制裝置的軸向單自由度的柔順浮動。

3.如權利要求1所述的用于機器人研拋加工的高精度力位混合控制裝置，其特征在于，所述主動力控模塊的位移測量組件(11)與所述音圈電機(6)平行安裝，并且固定于所述音圈電機的定子安裝板(5)和動子安裝板(7)之間，采用光柵尺和直線編碼器的組合，用于檢測所述音圈電機(6)的動子相對于其定子的位移。

4.如權利要求1所述的用于機器人研拋加工的高精度力位混合控制裝置，其特征在于，所述的傳動模塊為可拆卸，以適配不同的研拋工具。

5.如權利要求1、2、3或4所述的用于機器人研拋加工的高精度力位混合控制裝置，其特征在于，所述力傳感器(13)為三維應變片式力傳感器。

6.如權利要求1、2、3或4所述的用于機器人研拋加工的高精度力位混合控制裝置，其特征在于，所述主動力控模塊的音圈電機(6)的定子端通過定子安裝板(5)和力傳感器下端安裝板(12)與所述力傳感器(13)連接，所述主動力控模塊的音圈電機(6)的動子端通過動子安裝板(7)與所述傳動模塊連接，所述端蓋(2)與所述金屬殼體(15)通過螺栓連接。