【技术实现步骤摘要】
一种力/位混合柔顺控制的夹持装置、手操设备以及夹持装置和手操设备的控制方法
本专利技术涉及具有遥控力反馈手操的力/位混合柔顺控制夹持技术,属于智能机器人自动化领域。
技术介绍
夹持装置是工业机器人在抓取物体时的重要末端执行机构。许多工业现场需要夹持器抓取物体时,涉及夹持器和被抓物体间的相互作用,夹持臂的位移以及夹持臂与被抓物质间的接触力是夹持过程控制的重要指标,它决定了机器人是否能在不对被抓物破坏的前提下有效抓取物体。由于特殊工况及操作安全的考虑,某些场合需要夹持装置具有远程操作功能,同时需要遥控操作者能够感知夹持力的大小。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了适应工业机器人的发展需求,提供一种力/位混合柔顺控制的夹持装置、手操设备以及夹持装置和手操设备的控制方法。本专利技术所述的一种力/位混合柔顺控制的夹持装置包括底板1、电机支架2、电机3、一号编码器4、减速器5、滑台6、双向螺杆7、两个V型定位夹持臂8、螺杆支架10、一号处理器、驱动电路12、一号差分/TTL电平转换电路和信号调理电路;电机支架2用于将电机3固定在底板1上,螺杆支架10用于将双向螺杆7固定在底板1上,且双向螺杆7能够绕其轴线转动,电机3用于通过减速器5带动双向螺杆7转动;滑台6固定在底板1上,且滑台6的上表面设置有凹槽,该凹槽的长度方向与双向螺杆7的轴线平行;两个V型定位夹持臂8相对设置,每个V型定位夹持臂8的夹持面均设置有硅橡胶贴装层9,且其中一个硅橡胶贴装层9内埋有压力传感器;两个V型定位夹持臂8分别与双向螺杆7的两端螺纹连接,两个V型定位夹持臂8的底部均位于滑台6上的凹槽内,并能够沿 ...
【技术保护点】
一种力/位混合柔顺控制的夹持装置,其特征在于,该夹持装置包括底板(1)、电机支架(2)、电机(3)、一号编码器(4)、减速器(5)、滑台(6)、双向螺杆(7)、两个V型定位夹持臂(8)、螺杆支架(10)、一号处理器、驱动电路(12)、一号差分/TTL电平转换电路和信号调理电路;电机支架(2)用于将电机(3)固定在底板(1)上,螺杆支架(10)用于将双向螺杆(7)固定在底板(1)上,且双向螺杆(7)能够绕其轴线转动,电机(3)用于通过减速器(5)带动双向螺杆(7)转动;滑台(6)固定在底板(1)上,且滑台(6)的上表面设置有凹槽,该凹槽的长度方向与双向螺杆(7)的轴线平行;两个V型定位夹持臂(8)相对设置,每个V型定位夹持臂(8)的夹持面均设置有硅橡胶贴装层(9),且其中一个硅橡胶贴装层(9)内埋有压力传感器;两个V型定位夹持臂(8)分别与双向螺杆(7)的两端螺纹连接,两个V型定位夹持臂(8)的底部均位于滑台(6)上的凹槽内,并能够沿该凹槽的长度方向移动;一号处理器的控制信号输出端通过驱动电路(12)连接电机(3)的控制信号输入端,一号编码器(4)用于检测电机(3)输出轴的角位移,一号编 ...
【技术特征摘要】
1.一种力/位混合柔顺控制的夹持装置,该夹持装置包括底板(1)、电机支架(2)、电机(3)、一号编码器(4)、减速器(5)、滑台(6)、双向螺杆(7)、两个V型定位夹持臂(8)、螺杆支架(10)、一号处理器、驱动电路(12)、一号差分/TTL电平转换电路和信号调理电路;电机支架(2)用于将电机(3)固定在底板(1)上,螺杆支架(10)用于将双向螺杆(7)固定在底板(1)上,且双向螺杆(7)能够绕其轴线转动,电机(3)用于通过减速器(5)带动双向螺杆(7)转动;滑台(6)固定在底板(1)上,且滑台(6)的上表面设置有凹槽,该凹槽的长度方向与双向螺杆(7)的轴线平行;两个V型定位夹持臂(8)相对设置,每个V型定位夹持臂(8)的夹持面均设置有硅橡胶贴装层(9),且其中一个硅橡胶贴装层(9)内埋有压力传感器;两个V型定位夹持臂(8)分别与双向螺杆(7)的两端螺纹连接,两个V型定位夹持臂(8)的底部均位于滑台(6)上的凹槽内,并能够沿该凹槽的长度方向移动;一号处理器的控制信号输出端通过驱动电路(12)连接电机(3)的控制信号输入端,一号编码器(4)用于检测电机(3)输出轴的角位移,一号编码器(4)的信号输出端通过一号差分/TTL电平转换电路连接一号处理器的电机角位移信号输入端,一号处理器的CAN总线接口用于接收位置指令以及发送力反馈信号,压力传感器的检测信号输出端通过信号调理电路连接一号处理器的夹持力反馈信号输入端;其特征在于,一号处理器内嵌入夹持控制模块,所述夹持控制模块包括以下单元:位置指令接收单元:接收位置指令;压力采集单元:采集压力传感器发来的压力信号;压力信号发送单元:将压力传感器发来的压力信号发送给手操设备;力反馈等效位移获得单元:利用力/位移转换函数将采集到的压力信号转换为力反馈等效位移;夹持臂当前位置获得单元:将一号编码器(4)发来的信号转换为夹持臂当前位置信息;位移偏差计算单元:计算位移偏差,所述位移偏差=位置指令-力反馈等效位移-夹持臂当前位置;电机控制信号发送单元:利用闭环控制算法将所述位移偏差转换为电机控制信号,并将该电机控制信号发送给驱动电路(12)。2.根据权利要求1所述的一种力/位混合柔顺控制的夹持装置,其特征在于,力反馈等效位移获得单元中的力/位移转换函数为:其中,d为力反馈等效位移,f为V型定位夹持臂(8)所承受的压力,k1、k2和k3分别为欠压力夹持区、压力夹持区和过压力夹持区的增益系数,f0为欠压力夹持区的压力上限,f1为过压力夹持区的压力下限。3.根据权利要求1所述的一种力/位混合柔顺控制的夹持装置,其特征在于,所述夹持控制模块还包括:压力阈值比较单元:判断采集到的压力信号是否超出阈值,并在判断结果为是时结束所述夹持控制模块的运行,在判断结果为否时重新启动压力阈值比较单元。4.根据权利要求1所述的一种力/位混合柔顺控制的夹持装置,其特征在于,所述夹持控制模块还包括:位置阈值比较单元:根据夹持臂当前位置信息判断夹持臂当前位置是否超出夹持臂的位置限制,并在判断结果为是时结束所述夹持控制模块的运行,在判断结果为否时重新启动位置阈值比较单元。5.根据权利要求1所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员:于占东,张鹏,于震,张宇峰,
申请(专利权)人:渤海大学,
类型:发明
国别省市:辽宁;21
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