[發明專利]一種力控末端執行器及工業機器人

有效

• 申請號: 202011237852.4
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112440293B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 楊桂林;張拓璞;楊淼;方灶軍;張馳
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J9/16;B25J13/08;B25J17/00
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

1.一種力控末端執行器，其特征在于，所述力控末端執行器與一控制器相連，所述力控末端執行器包括定平臺、動平臺及多組運動組件，所述多組運動組件位于定平臺和動平臺之間且連接定平臺和動平臺，所述動平臺在多組運動組件的驅動下相對于定平臺作三平移運動；每組所述運動組件包括一主動平動關節和一運動鏈組件，所述主動平動關節一端與定平臺相連，另一端與所述運動鏈組件的一端相連，所述運動鏈組件的另一端與動平臺相連，且所述主動平動關節包括一連接件、執行器、兩個柔性導向裝置和一機械彈簧，所述連接件與運動鏈組件相連，所述執行器位于連接件與定平臺之間，兩個所述柔性導向裝置分別設置于執行器的上下兩端，使得執行器能夠以執行器的中心為原點向上下兩側運動，所述機械彈簧位于執行器內且兩端分別連接連接件和定平臺，所述機械彈簧和執行器的輸出并聯設置；所述主動平動關節上設有檢測所述執行器運動行程的位移傳感器，所述動平臺上設有檢測與工件之間的接觸力的壓力傳感器，所述位移傳感器和壓力傳感器均與控制器相連，所述控制器根據位移傳感器反饋的位移信號與壓力傳感器反饋的接觸力信號，采用阻抗控制算法對主動平動關節的輸出力進行調節，其中內環是力控制環、外環是位置控制環，從而調節整個力控末端執行器與工件之間的接觸力。

2.根據權利要求1所述的一種力控末端執行器，其特征在于，多組運動鏈組件沿圓周方向間隔分布，且每組運動鏈組件均向靠近定平臺的中心軸線的方向聚攏設置。

3.根據權利要求2所述的一種力控末端執行器，其特征在于，每組所述運動鏈組件包括多個虎克鉸，所述多個虎克鉸和動平臺、主動平動關節連接形成一平行四邊形運動鏈。

4.根據權利要求2或3所述的一種力控末端執行器，其特征在于，所述力控末端執行器包括四組運動鏈組件，所述四組運動鏈組件沿圓周方向間隔90°均勻分布。

5.根據權利要求1所述的一種力控末端執行器，其特征在于，所述控制器包括與執行器相連的力控制模塊及與力控制模塊相連的阻抗控制模塊，所述阻抗控制模塊用于接收壓力傳感器反饋的接觸力信號與期望接觸力信號之差以及位移傳感器反饋的位移信號與期望位移信號之差，并輸出控制力信號給力控制模塊；所述力控制模塊用于接收所述控制力信號及執行器輸出的驅動力信號之差，調節主動平動關節的輸出力。

6.根據權利要求1所述的一種力控末端執行器，其特征在于，所述主動平動關節的運動方向垂直于定平臺。

7.根據權利要求1所述的一種力控末端執行器，其特征在于，所述壓力傳感器為六維力傳感器。

8.一種工業機器人，其特征在于，所述工業機器人的末端與權利要求1~7任意一項所述的力控末端執行器相連。