一种智能夹持装置及其主动控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种智能夹持装置及其主动控制方法，智能夹持装置夹持爪的刚度可根据接触点变形而进行控制，利用压电控制MFC‑梁模型从而实现了夹持爪的刚度的可设计性。该装置在夹持过程中，可以智能调节夹持力的大小，实现平缓夹持住被夹物体。该装置可以根据实际需求，灵活设计夹持力变化曲线。本装置还可以根据被夹物体的尺寸，可以设计外侧旋转环的直径及内侧夹持爪的长度，实现对不同尺寸被夹物体的平缓夹持。

An intelligent clamping device and its active control method

The invention provides an intelligent clamp device and active control method, intelligent clamping device for clamping jaw stiffness according to the point of contact and deformation control using piezoelectric control MFC beam model to realize the design of the stiffness of the clamping jaws. In the clamping process, the device can adjust the size of the clamping force intelligently, so as to achieve a gentle clamp to hold the pinch object. The device can flexibly design the change curve of the clamping force according to the actual demand. The device can also design the diameter of the outer rotary ring and the length of the inner clamping jaw according to the size of the clipped object, so as to realize the gentle clamping of the clamped objects with different sizes.

【技术实现步骤摘要】
一种智能夹持装置及其主动控制方法
本专利技术属于机电工程领域，涉及到结构力学原理和自动控制原理。
技术介绍
现有的夹持装置一般采用机械式连接，夹持爪刚度是固定的，夹持力与夹持点的变形为线性关系，不能实现夹持力的平缓施加，特别是夹持脆性物体时容易导致物体损坏。而且现有的夹持装置通常是针对特定尺寸的被夹对象设计的，无法考虑到夹持对象几何外形的不确定性，适用性较差。
技术实现思路
为解决上述两类技术问题，本专利技术提出了一种智能夹持装置及其主动控制方法，能够实现夹持力智能调节、夹持尺寸范围大的目的。如图1所示，智能夹持装置由以角速度ω转动的外侧旋转环、三个贴有MFC(Macro-fibercomposite)压电片的内侧夹持爪组成，向不同的方向旋转外侧旋转环可实现对被夹物体的抓紧和松开。通过控制施加在MFC压电片的控制电压来实时改变夹持爪的刚度，从而可以在抓紧被夹物体时实现夹持力的平缓施加。以图1所示夹持圆柱状物体为例来说明夹持原理。每个贴有MFC压电片的夹持爪可以简化为悬臂的MFC-梁模型，如图2所示。图中A点为夹持爪与旋转轴的接触点，p点为被夹物体与夹持爪接触点，梁模型的长、宽和高分别为L本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能夹持装置，其特征在于：包括外侧旋转环和三个内侧夹持爪；所述外侧旋转环为内齿环，且能够在驱动装置作用下绕自身轴线以角速度ω转动；所述内侧夹持爪由外齿轮、夹持板和MFC压电片组成；所述夹持板固定在外齿轮的一个齿上，且夹持板所在平面过外齿轮中心轴线；所述MFC压电片贴在所述夹持板上；三个内侧夹持爪的外齿轮分别与外侧旋转环的内齿啮合，且沿外侧旋转环圆周方向均匀分布，当外侧旋转环绕自身轴线转动时，能够带动三个外齿轮绕各自固定的中心轴线转动；且三个夹持板的指向沿同一时针方向。

【技术特征摘要】
1.一种智能夹持装置，其特征在于：包括外侧旋转环和三个内侧夹持爪；所述外侧旋转环为内齿环，且能够在驱动装置作用下绕自身轴线以角速度ω转动；所述内侧夹持爪由外齿轮、夹持板和MFC压电片组成；所述夹持板固定在外齿轮的一个齿上，且夹持板所在平面过外齿轮中心轴线；所述MFC压电片贴在所述夹持板上；三个内侧夹持爪的外齿轮分别与外侧旋转环的内齿啮合，且沿外侧旋转环圆周方向均匀分布，当外侧旋转环绕自身轴线转动时，能够带动三个外齿轮绕各自固定的中心轴线转动；且三个夹持板的指向沿同一时针方向。2.一种权利要求1所述智能夹持装置的主动控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：根据外侧旋转环的旋转速度ω，以及外侧旋转环内齿与内侧夹持爪外齿轮的传动比，计算得到开环控制线性变形wl；步骤2：利用最大变形wg根据公式得到归一化后的开环控制线性变形步骤3：利用步骤2得到的归一化后的开环控制线性变形根据设计的归一化等效夹持力-变形曲线，计算得到归一化的目标等效夹持力步骤4：利用最大等效夹持力Fg根据公式得到目标等效夹持力Ft；步骤5：根据公式Ft＝kl(wl-kMFCV)反求得到MFC压电片的控制电压V，其中kl表示等效刚度，kMFC表示MFC压电片的变形-电压系数。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆罕默德·卡西姆，杨智春，谷迎松，贺顺，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61