本实用新型专利技术公开了一种气电集成驱动装置、末端执行器及机器人。所述驱动装置包括基座及安装于基座上的电机和气体弹簧，气体弹簧集成于电机内，电机包括动子组件和定子组件，动子组件包括内永磁体组件和外永磁体组件，定子组件包括线圈组件，气体弹簧、内永磁体组件、线圈组件和外永磁体组件均为同心圆结构，且四者由内向外依次设置，线圈组件与基座固定连接，动子组件相对定子组件上下滑动，气体弹簧的一端固定于基座上，另一端与动子组件相连。本实用新型专利技术具有集成度高，推力密度高、减振动冲击、高动态响应等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种气电集成驱动装置、末端执行器及机器人
本技术属于自动化设备及机器人
，具体涉及一种气电集成驱动装置、末端执行器及机器人。
技术介绍
打磨抛光加工是零件的重要后处理加工过程，广泛用于汽车船舶、航空航天、精密模具等行业，对于具有复杂表面几何性形状的零件，其自动化加工难以实现，现阶段采用工业机器人结合末端执行器的方案，实现复杂曲面精密光整加工，末端执行器上搭载打磨工具，实现小范围多自由度的打磨加工，工业机器人带动末端执行器实现大范围的工作空间。为实现高质量的打磨加工，末端执行器的力控性能与减振能力亟待提高。末端执行器的驱动方式直接影响其力控性能与减振能力，现有的驱动方式有：机械式、气动式、电驱式和气电混合式。其中，机械式使用弹簧实现被动柔顺，结构简单但是无法实现力控功能。气动式是现阶段最常见的驱动方式，通过调节气体压力来实现末端执行器的输出力，优点是具有较好的柔顺性、力重比大、控制简单，但存在响应慢、精度低、迟滞等缺点。电驱式是通过电机来控制末端执行器的力输出，优点是力控精度高和响应速度快，但存在质量大、抗冲击振动能力差等缺点。采用气电混合驱动方案能够兼顾气体驱动与电力驱动的优点，通过串联电机与气体弹簧，使得输出力为电机与气体弹簧的输出力总和，通过调控电机电流实现精确的力控制，通过空气弹簧的阻尼特性达到减振目的。但是现存的气电混合驱动方式存在装置集成度低，电机推力密度低，气体弹簧与电机推力匹配度低等问题。因此，如何提供一种具有集成度高、电机推力密度高、抗振动冲击、高动态响应等优点的末端执行器的驱动装置，是一个急需解决的问题。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种气电集成驱动装置，从而克服现有技术的不足。本技术的另一目的在于提供一种末端执行器及机器人。为实现前述技术目的，本技术采用的技术方案包括：一种气电集成驱动装置，包括基座及安装于基座上的电机和气体弹簧，所述气体弹簧集成于所述电机内，所述电机包括动子组件和定子组件，所述动子组件包括内永磁体组件和外永磁体组件，所述定子组件包括线圈组件，所述气体弹簧、内永磁体组件、线圈组件和外永磁体组件均为同心圆结构，且四者由内向外依次设置，所述线圈组件与所述基座固定连接，所述动子组件相对所述定子组件上下滑动，所述气体弹簧的一端固定于所述基座上，另一端与所述动子组件相连。在一优选实施例中，所述内永磁体组件包括内框架和安装于内框架上的内永磁体，所述外永磁体组件包括外框架和安装于外框架上的外永磁体，所述内框架位于气体弹簧外，所述外框架位于内框架外，所述线圈组件位于内永磁体和外永磁体之间。在一优选实施例中，所述内永磁体和外永磁体均为单块永磁体或者由多块永磁体形成的永磁体阵列。在一优选实施例中，所述永磁体阵列采用哈尔巴赫阵列，且沿着电机轴向方向，内永磁体阵列和外永磁体阵列形成一对哈尔巴赫阵列。在一优选实施例中，所述内永磁体阵列的永磁体的充磁方向依次按照逆时针旋转90°或其它能整除360°的因子，所述外永磁体阵列的永磁体充磁方向依次按照顺时针旋转90°或其它能整除360°的因子。在一优选实施例中，所述气体弹簧的高度与电机轴向长度相同。本技术所采用的技术方案包括：一种末端执行器，包括末端动平台和至少一组末端执行装置，每组所述末端执行装置包括所述的气电集成驱动装置和传动结构，所述传动结构包括至少一个滑动机构和至少一根运动链，所述滑动机构与电机的动子组件相连，所述运动链一端与所述滑动机构相连，另一端与所述末端动平台相连。在一优选实施例中，所述末端执行器包括三组末端执行装置，所述三组末端执行装置共用一基座，且在所述基座上周向分布。在一优选实施例中，所述传动结构包括两个滑动机构和两根运动链，两个滑动机构分别设置于电机侧两侧，每根运动链的一端与一个滑动机构相连，另一端与末端动平台相连，所述末端动平台的底面、两根运动链和电机的顶面构成平行四边形。在一优选实施例中，所述滑动机构包括滑块和导轨，所述导轨与基座固定连接，所述滑块与导轨滑动连接，且所述滑块与电机的动子组件和运动链均相连接。本技术所采用的技术方案包括：一种机器人，包括上述的末端执行器。与现有技术相比较，本技术的有益效果至少在于：1、本技术结合气体驱动与电气驱动的优点，将气电集成驱动装置集成设计音圈电机及其内的气囊式空气弹簧，形成内气体弹簧外电机的紧凑结构，并且气体弹簧的推力与电机推力匹配，使得驱动装置的整体具有集成度高，推力密度高、减振动冲击、高动态响应等优点。另外采用哈尔巴赫永磁阵列，减少永磁体及其框架的总质量以及线圈质量。2、本技术采用包括滑动机构和平行四边形运动链的传动结构，在提高传动结构刚度的同时也能起到误差均化的作用，有利于保证末端执行器力控操作的精度。3、线圈与基座相连有利于散热，减少电机热量对气体弹簧的影响，提高系统稳定性。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。图1是本技术一实施方式中气电集成末端执行器总体结构示意图；图2是本技术一实施方式中气电集成驱动装置的剖视结构示意图；图3是本技术一实施方式中哈尔巴赫阵列的磁力线分布示意图；图4是本技术一实施方式中气电集成驱动装置的驱动方向示意图。具体实施方式通过应连同所附图式一起阅读的以下具体实施方式将更完整地理解本技术。本文中揭示本技术的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅具本技术的示范性，本技术可以各种形式来体现。因此，本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性，而是仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实施例中以不同方式采用本技术的代表性基础。本技术所揭示的一种气电集成驱动装置、末端执行器及机器人，通过将气体弹簧集成于电机内，形成内气体弹簧外电机的紧凑结构，并且气体弹簧的推力与电机推力匹配，使得驱动装置的整体具有集成度高，推力密度高、减振动冲击、高动态响应等优点。如图1所示，本技术所揭示的一种末端执行器，包括基座5、末端动平台4和位于基座5和末端动平台4之间的三组末端执行装置，基座5和末端动平台4相平行，且两者均呈圆盘状，基座5的外径大于末端动平台4的外径。三组末端执行装置在基座5上周向均匀分布，即呈120°圆周对称分布。每组末端执行装置包括气电集成驱动装置1和传动结构，气电集成驱动装置1设置于基座5上，传动结构连接气电集成驱动装置1和末端动平台4。如图2所示，每个气电集成驱动装置1包括电机和集成于电机内的气体弹簧11，其中，电机采用中空圆筒型音圈电机，具体包括动子组件和定子组件本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气电集成驱动装置，其特征在于，所述装置包括基座及安装于基座上的电机和气体弹簧，所述气体弹簧集成于所述电机内，所述电机包括动子组件和定子组件，所述动子组件包括内永磁体组件和外永磁体组件，所述定子组件包括线圈组件，所述气体弹簧、内永磁体组件、线圈组件和外永磁体组件均为同心圆结构，且四者由内向外依次设置，所述线圈组件与所述基座固定连接，所述动子组件相对所述定子组件上下滑动，所述气体弹簧的一端固定于所述基座上，另一端与所述动子组件相连。/n
【技术特征摘要】
1.一种气电集成驱动装置，其特征在于，所述装置包括基座及安装于基座上的电机和气体弹簧，所述气体弹簧集成于所述电机内，所述电机包括动子组件和定子组件，所述动子组件包括内永磁体组件和外永磁体组件，所述定子组件包括线圈组件，所述气体弹簧、内永磁体组件、线圈组件和外永磁体组件均为同心圆结构，且四者由内向外依次设置，所述线圈组件与所述基座固定连接，所述动子组件相对所述定子组件上下滑动，所述气体弹簧的一端固定于所述基座上，另一端与所述动子组件相连。
2.根据权利要求1所述的气电集成驱动装置，其特征在于，所述内永磁体组件包括内框架和安装于内框架上的内永磁体，所述外永磁体组件包括外框架和安装于外框架上的外永磁体，所述内框架位于气体弹簧外，所述外框架位于内框架外，所述线圈组件位于内永磁体和外永磁体之间。
3.根据权利要求2所述的气电集成驱动装置，其特征在于，所述内永磁体和外永磁体均为单块永磁体或者由多块永磁体形成的永磁体阵列。
4.根据权利要求3所述的气电集成驱动装置，其特征在于，所述永磁体阵列采用哈尔巴赫阵列，且沿着电机轴向方向，内永磁体阵列和外永磁体阵列形成一对哈尔巴赫阵列。
5.根据权利要求4所述的气电集成驱动装置，其特征在于，所述内永磁...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨桂林，张驰，杨淼，黄晓路，李荣，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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