一种阻尼可调的机械臂柔性关节制造技术

本发明专利技术涉及一种阻尼可调的机械臂柔性关节，包括前臂、后臂和磁流变液阻尼器，前臂与后臂铰接，磁流变液阻尼器的两端分别与前臂和后臂铰接；当前臂受力时，前臂会产生相对于后臂的旋转运动，从而推动磁流变液阻尼器的活塞杆运动，活塞杆受到阻尼力的作用；磁流变液阻尼器的活塞上设有加速度传感器，加速度传感器和磁流变液阻尼器的驱动线圈均与控制中心电连接，加速度传感器用于采集活塞相对于磁流变液阻尼器的缸体的加速度数据，并将此数据传到控制中心，控制中心用于控制线圈的输入电流来改变磁场的大小，进而使得阻尼力发生变化，实现反馈补偿。本发明专利技术利用磁流变液阻尼器阻尼大小可以迅速调控的特性，进一步极大提高机械臂的精度控制。

【技术实现步骤摘要】
一种阻尼可调的机械臂柔性关节
本专利技术涉及机械臂
，特别涉及一种阻尼可调的机械臂柔性关节。
技术介绍
近年来，随着机器人技术的发展，应用高速度、高精度、高负载自重比的机器人结构受到工业和航空航天领域的关注。由于运动过程中关节和连杆的柔性效应的增加，使结构发生变形从而使任务执行的精度降低。所以，机器人机械臂结构的柔性设计被广泛研究，但目前许多柔性关节设计都存在着弊端。因此一种可以实现更高精度和反馈补偿的柔性机械臂亟待出现。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种阻尼可调的机械臂柔性关节，利用磁流变液阻尼器阻尼大小可以迅速调控的特性，不仅可以实现普通阻尼器对机械臂振动的控制，还可以迅速调节阻尼大小实现反馈补偿，进一步极大提高机械臂的精度控制。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种阻尼可调的机械臂柔性关节，包括前臂、后臂和磁流变液阻尼器，所述前臂与所述后臂铰接，所述磁流变液阻尼器的两端分别与所述前臂和后臂铰接；当所述前臂受力时，所述前臂会产生相对于所述后臂的旋转运动，从而推动所述磁流变液阻尼器的活塞杆运动，所述活塞杆受到阻尼力的作用；所述磁流变液阻尼器的活塞上设有加速度传感器，所述加速度传感器和所述磁流变液阻尼器的驱动线圈均与控制中心电连接，所述加速度传感器用于采集所述活塞相对于所述磁流变液阻尼器的缸体的加速度数据，并将此数据传到所述控制中心，所述控制中心用于控制所述驱动线圈的输入电流来改变磁场的大小，进而使得所述阻尼力发生变化，实现反馈补偿。较佳地，所述前臂的下端通过转轴转动设置在所述后臂上。较佳地，所述磁流变液阻尼器包括所述缸体以及分别密封设置在所述缸体的上下两端的上端盖和下端盖，所述下端盖与所述后臂转动连接；所述活塞设置在所述缸体内，所述活塞与所述活塞杆固定连接，所述活塞杆穿过所述上端盖并与所述前臂转动连接。较佳地，所述下端盖通过轴承一转动设置在所述后臂上，所述活塞杆通过轴承二与所述前臂转动连接。较佳地，所述后臂上固定设置连接杆一，所述连接杆一上设有轴承一，所述轴承一的内圈固定套设在所述连接杆一上，外圈固定设置在轴承套一内，所述轴承套一与所述下端盖固定连接；所述前臂上固定设置连接杆二，所述连接杆二上设有轴承二，所述轴承二的内圈固定套设在所述连接杆二上，外圈固定设置在轴承套二内，所述轴承套二与所述活塞杆固定连接。较佳地，所述连接杆一的两端均设有螺纹，所述连接杆一两端的螺纹均通过螺纹紧固件紧固在所述后臂上；所述连接杆二的两端均设有螺纹，所述连接杆二两端的螺纹均通过螺纹紧固件紧固在所述前臂上。较佳地，所述上端盖和下端盖分别与所述缸体通过凸块插入凹槽的连接方式定位。较佳地，所述上端盖和下端盖分别与所述缸体通过螺纹紧固件紧固连接。较佳地，所述上端盖和下端盖分别与所述缸体之间通过O型密封圈密封。较佳地，所述前臂和后臂均采用肋板式结构。与现有技术相比，本专利技术存在以下技术效果：1、本专利技术提供的阻尼可调的机械臂柔性关节，利用磁流变液阻尼器阻尼大小可以迅速调控的特性，不仅可以实现普通阻尼器对机械臂振动的控制，还可以迅速调节阻尼大小实现反馈补偿，进一步极大提高机械臂的精度控制；2、前臂和后臂均采用肋板式结构设计，可以在加大强度的同时，减轻手臂的质量；3、磁流变液阻尼器的两端与前臂2和后臂1的连接处采用滚动轴承，它在整个机构运动时实现与之相协同的旋转运动，可以减小摩擦损耗、节能和提高使用寿命；4、上下端盖与缸体的结合处采用凸块插入凹槽的连接方式连接，并用O型密封圈进行密封，进一步调高密封性能。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：图1为本专利技术的优选实施例提供的一种阻尼可调的机械臂柔性关节的结构示意图；图2为本专利技术的优选实施例提供的后臂的结构示意图；图3为本专利技术的优选实施例提供的前臂的结构示意图；图4为本专利技术的优选实施例提供的缸体的结构示意图；图5为本专利技术的优选实施例提供的下端盖的结构示意图；图6为本专利技术的优选实施例提供的上端盖的结构示意图；图7为本专利技术的优选实施例提供的活塞与活塞杆的结构示意图；图8为本专利技术的优选实施例提供的轴承套二的结构示意图；图9为本专利技术的优选实施例提供的阻尼力的闭环控制系统的示意图。具体实施方式以下将结合图1至图9对本专利技术提供的一种阻尼可调的机械臂柔性关节进行详细的描述，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例，本领域技术人员在不改变本专利技术精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。请参考图1至图9，一种阻尼可调的机械臂柔性关节，包括前臂2、后臂1和磁流变液阻尼器3，所述前臂2与所述后臂1铰接，所述磁流变液阻尼器3的两端分别与所述前臂2和后臂1铰接。当所述前臂2受力时，所述前臂2会产生相对于所述后臂1的旋转运动，从而推动所述磁流变液阻尼器3的活塞杆35运动，所述活塞杆35受到阻尼力的作用；所述磁流变液阻尼器3的活塞34上设有加速度传感器，所述加速度传感器和所述磁流变液阻尼器3的驱动线圈均与控制中心电连接，所述加速度传感器用于采集所述活塞34相对于所述磁流变液阻尼器3的缸体31的加速度数据，并将此数据传到所述控制中心，所述控制中心用于控制所述驱动线圈的输入电流来改变磁场的大小，进而使得所述阻尼力发生变化，实现反馈补偿。在本实施例中，所述前臂2的下端通过转轴转动设置在所述后臂1上，具体的，所述前臂2和后臂1均采用肋板式结构，可以在加大强度的同时，减轻手臂的质量。如后臂1包括一底板一，所述底板一上间隔固设三个肋板一，肋板一沿底板一的长度方向上设置，且肋板一和底板一的端部平齐，三个肋板一在底板上形成两个条形凹槽。底板一和三个肋板一一体制成。前臂2包括一肩部21和两臂部22，两臂部22平行设置在肩部21的同一侧，且其上端均与肩部21固定连接，所述臂部22包括一底板二，所述底板二的两侧分别设置一肋板二，肋板二沿底板二的长度方向设置，且肋板二和底板二的端部平齐。所述肩部21为短板结构，且肩部21和两臂部22一体制成。两臂部22的下端分别插入前臂2的两个条形凹槽内，在对应位置，肋板一和肋板二上均设有通孔，转轴分别穿过肋板一和肋板二上通孔。转轴固定在肋板一的通孔内，转动设置在肋板二的通孔内；或转轴固定在肋板二的通孔内，转动设置在肋板一的通孔内。转轴可以是轴销。在本实施例中，所述磁流变液阻尼器3为单出杆，即只有一个活塞杆35，活塞杆35与前臂2或后臂1连接，本实施例以活塞杆35与前臂2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻尼可调的机械臂柔性关节，其特征在于，包括前臂、后臂和磁流变液阻尼器，所述前臂与所述后臂铰接，所述磁流变液阻尼器的两端分别与所述前臂和后臂铰接；当所述前臂受力时，所述前臂会产生相对于所述后臂的旋转运动，从而推动所述磁流变液阻尼器的活塞杆运动，所述活塞杆受到阻尼力的作用；/n所述磁流变液阻尼器的活塞上设有加速度传感器，所述加速度传感器和所述磁流变液阻尼器的驱动线圈均与控制中心电连接，所述加速度传感器用于采集所述活塞相对于所述磁流变液阻尼器的缸体的加速度数据，并将此数据传到所述控制中心，所述控制中心用于控制所述驱动线圈的输入电流来改变磁场的大小，进而使得所述阻尼力发生变化，实现反馈补偿。/n

【技术特征摘要】
1.一种阻尼可调的机械臂柔性关节，其特征在于，包括前臂、后臂和磁流变液阻尼器，所述前臂与所述后臂铰接，所述磁流变液阻尼器的两端分别与所述前臂和后臂铰接；当所述前臂受力时，所述前臂会产生相对于所述后臂的旋转运动，从而推动所述磁流变液阻尼器的活塞杆运动，所述活塞杆受到阻尼力的作用；
所述磁流变液阻尼器的活塞上设有加速度传感器，所述加速度传感器和所述磁流变液阻尼器的驱动线圈均与控制中心电连接，所述加速度传感器用于采集所述活塞相对于所述磁流变液阻尼器的缸体的加速度数据，并将此数据传到所述控制中心，所述控制中心用于控制所述驱动线圈的输入电流来改变磁场的大小，进而使得所述阻尼力发生变化，实现反馈补偿。


2.如权利要求1所述的一种阻尼可调的机械臂柔性关节，其特征在于，所述前臂的下端通过转轴转动设置在所述后臂上。


3.如权利要求1所述的一种阻尼可调的机械臂柔性关节，其特征在于，所述磁流变液阻尼器包括所述缸体以及分别密封设置在所述缸体的上下两端的上端盖和下端盖，所述下端盖与所述后臂转动连接；
所述活塞设置在所述缸体内，所述活塞与所述活塞杆固定连接，所述活塞杆穿过所述上端盖并与所述前臂转动连接。


4.如权利要求3所述的一种阻尼可调的机械臂柔性关节，其特征在于，所述下端盖通过轴承一转动设置在所述后臂上，所述活塞杆通过轴承二与所述前臂转动连接。
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭辉，李鹏飞，成玫，仪修琛，郑晓晖，胡慧娜，吴晓雪，姚行艳，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，丁锦上海智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31