[發明專利]一種懸臂梁式機器人末端執行機構的振動抑制執行器

有效

• 申請號: 202111472497.3
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114083574B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 單小彪;宋赫男;孫凱威;韓承碩;謝濤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種懸臂梁式機器人末端執行機構的振動抑制執行器，屬于振動抑制技術領域，本發明旨在解決簡化為懸臂梁結構的機器人末端執行機構在受到外部激勵及執行動作時發生彎曲振動影響定位精度的問題。執行器的驅動元件壓電疊堆兩端與楔形塊連接，在控制系統驅動下，壓電疊堆輸出力通過支架將軸向力轉換為對末端執行機構的彎矩，實現對末端執行機構的振動抑制，通過壓電材料的高響應特性，解決了懸臂梁低頻振動的遲滯非線性問題。本發明的一種懸臂梁機器人末端執行機構振動抑制執行器具有結構新穎，設計靈活，提出一種楔形塊與支架組合的結構，首次將壓電系數更高的d33模式壓電疊堆應用到懸臂梁振動抑制上，能有效抑制懸臂梁的彎曲振動。

技術領域

本發明涉及一種懸臂梁振動抑制執行器，具體涉及一種懸臂梁式機器人末端執行機構的振動抑制執行器，屬于振動抑制技術領域。

背景技術

近年來，從先進制造到機器人自動化，機械結構和工業產品越來越高速化、智能化、柔性化，以達到高效舒適、節能環保的市場需求。因此對于工作動作較為復雜的設備或者是對精度和穩定性有一定要求的設備，在進行動作時，振動控制是需要考慮的重點問題。而壹懸臂梁結構為主的機器人末端執行機構無論是在動作過程中還是在運動動作結束時，都會因其運動狀態發生改變而產生受迫振動，因其結構的柔度而產生冗余振動，從而導致動作失敗或存在安全隱患。

現有的技術中，受末端執行機構工作環境的影響很難通過閉環控制進行末端執行機構的振動抑制。而軌跡規劃只能在一定程度上對機器人的振動進行抑制，很難實現懸臂梁結構的末端執行機構的振動抑制。同時由于末端執行機構直接與構件接觸，很難通過被動隔振的方式在不破壞末端執行器的結構的基礎上，實現結構的非線性振動抑制。本發明通過外加執行器的結構，首次將壓電系數更高的d33模式壓電疊堆應用到懸臂梁振動抑制中，利用壓電材料的高響應，輸出力大的特點，有效的進行尺寸較大，有一定厚度的懸臂梁式機器人末端執行結構的振動抑制。

發明內容

本發明提出一種懸臂梁式機器人末端執行機構的振動抑制執行器，旨在不破壞末端執行機構結構的基礎上，利用壓電疊堆作為作動器，解決末端執行機構在受到外部激勵及執行動作時發生彎曲振動影響定位精度的問題。

一種懸臂梁式機器人末端執行機構的振動抑制執行器包括壓電疊堆、楔形塊、壓板、支架和外框。

壓電疊堆兩個輸出端通過限位孔與楔形塊的平面側相連接，在兩個楔形塊上表面開有徑深小于楔形塊寬邊的限位槽，用來安裝和固定壓板。壓板與限位槽是過盈配合，壓板上表面與支架短邊相連接。預緊螺栓下表面通過螺紋孔固定支架并與壓板上表面接觸。當預緊螺栓沿著螺紋向下擰緊時，對壓板產生向下的壓力。當壓板受力后擠壓楔形塊沿著支架斜面向下滑動，兩楔形塊間距變小，實現對壓電疊堆的預緊。外框套在支架外層，通過固定螺栓安裝固定，起到保護作用。

優選的：支架包括兩個L形結構和一個套筒結構，三個結構加工為一體結構。

優選的：楔形塊斜面斜率和L形結構斜面斜率相同，接觸緊密，表面加工精度高，在楔形塊沿表面滑動時，摩擦阻力小。

優選的：壓電疊堆選用極化方式為d33模式的壓電疊堆，輸出方向為支架的軸向同時也是末端執行機構的軸向方向。

本發明與現有產品相比具有以下效果：

1、利用壓電系數較大的d33模式進行執行器驅動，在保證執行器快速響應的同時保證在相同驅動電壓下輸出力最大。

2、懸臂梁振動抑制執行器具有結構新穎，設計靈活，提出一種懸臂梁式機器人末端執行機構的振動抑制執行器，能保證在不破壞末端執行機構本身結構的基礎上進行振動抑制；