一种基于力反馈的机器人磁流变抛光法向辅助定位执行器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于力反馈的机器人磁流变抛光法向辅助定位执行器，包括步进电机、滚珠丝杆滑台、联接座、拉力传感器、抛光轮支撑座、抛光轮、伺服电机座、磁流变喷头、伺服电机、传感信号调理模块、控制核心模块、计算机；抛光轮支撑座下方安装有抛光轮，抛光轮由伺服电机控制其转动；抛光轮支撑座的上平板前安装有磁流变喷头；步进电机与滚珠丝杆滑台共同构成直线模组通过联接座联接滚珠丝杆滑台与伺服电机；拉力传感器设于抛光轮支撑座和伺服电机座之间；传感信号调理模块与拉力传感器连接；控制核心模块一端与步进电机和传感信号调理模块均连接，另一端与计算机连接。本实用新型专利技术实现机器人磁流变高精度抛光。新型实现机器人磁流变高精度抛光。新型实现机器人磁流变高精度抛光。

【技术实现步骤摘要】
一种基于力反馈的机器人磁流变抛光法向辅助定位执行器


[0001]本技术涉及磁流变抛光超精密加工
，具体涉及一种基于力反馈的机器人磁流变抛光法向辅助定位执行器。

技术介绍

[0002]目前，磁流变技术已在高精度数控机床上得到了较为成熟的应用与发展，然而这种传统的磁流变机床存在重量大、体积大、造价昂贵的弊端。机器人以其高灵活性，智能性和优越的适应性，为促进磁流变抛光技术的进一步推广和应用，实现磁流变应用于高自由度和大空间的复杂零部件抛光提供了新的可能的解决方案。
[0003]与高精度数控机床不同的是，因机器人是一种多关节多连杆组合的刚柔耦合体，其刚度较差，在负载作用下会产生定位精度误差，而机器人法向的定位精度误差将直接导致抛光工作时磁流变缎带与工件的浸入深度改变从而引起去除函数动态误差。而在磁流变抛光过程中，去除函数误差的大小将直接影响工件最终面形的精度和收敛效率。磁流变抛光缎带在表面移动时要与被抛工件保持恒定的接触深度才能提供稳定的去除函数，即在磁流变抛光过程中磁流变缎带与工件表面需要保持稳定的浸入深度，才能保证加工工件质量。
[0004]因此，现有的机器人磁流变抛光法向辅助定位设备中，机器人的运动精度和刚性较差，存在难以满足磁流变抛光过程对运动精度要求，无法实现抛光去除效率的稳定性控制，影响光学元件加工精度的问题。

技术实现思路

[0005]本技术所要解决的技术问题是现有的机器人磁流变抛光法向辅助定位设备中，机器人的运动精度和刚性较差，存在难以满足磁流变抛光过程对运动精度要求，无法实现抛光去除效率的稳定性控制，影响光学元件加工精度的问题。
[0006]本技术目的在于提供一种基于力反馈的机器人磁流变抛光法向辅助定位执行器，具备较高的定位精度，能够满足磁流变抛光需求；优化传感联接形式与位置，对力变化感知更敏感准确，保证系统响应迅速。本技术有利于突破磁流变抛光难以在弱刚性、低精度机器人上应用的限制，实现机器人磁流变高精度抛光。
[0007]本技术通过下述技术方案实现：
[0008]一种基于力反馈的机器人磁流变抛光法向辅助定位执行器，包括步进电机、滚珠丝杆滑台、联接座、拉力传感器、抛光轮支撑座、抛光轮、伺服电机座、磁流变喷头、伺服电机、传感信号调理模块、控制核心模块、计算机；
[0009]所述抛光轮支撑座上安装有伺服电机座，所述抛光轮支撑座下方安装有抛光轮，所述抛光轮由安装在伺服电机座上的伺服电机控制其转动；所述抛光轮支撑座的上平板前安装有磁流变喷头，磁流变抛光液经循环装置由所述磁流变喷头喷出，在磁场作用下被束缚在所述抛光轮上形成磁流变抛光缎带；
[0010]所述步进电机与滚珠丝杆滑台共同构成直线模组通过联接座联接滚珠丝杆滑台与伺服电机座，实现步进电机的转动向抛光构件直线运动的转换；所述拉力传感器设于抛光轮支撑座和伺服电机座之间，对磁流变抛光缎带与抛光构件接触的法向抛光力变化进行监测；所述传感信号调理模块与拉力传感器连接，防止强电磁干扰，实现力学物理信号向电压模拟信号的稳定转换；所述控制核心模块一端与步进电机和传感信号调理模块均连接，实现力反馈信号的采集处理及电机控制；控制核心模块另一端与计算机连接，实现与用户的信息交互。
[0011]工作原理是：
[0012]现有的机器人磁流变抛光法向辅助定位设备中，机器人的运动精度和刚性较差，存在难以满足磁流变抛光过程对运动精度要求，无法实现抛光去除效率的稳定性控制，影响光学元件加工精度的问题。
[0013]本技术采用上述方案设计了一种基于力反馈的机器人磁流变抛光法向辅助定位执行器，该装置包括步进电机、滚珠丝杆滑台、联接座、拉力传感器、抛光轮支撑座、抛光轮、伺服电机座、磁流变喷头、伺服电机、传感信号调理模块、控制核心模块、计算机；抛光轮安装在抛光轮支撑座上并可以以带传动形式由安装在伺服电机座上的伺服电机控制转动，磁流变抛光液经循环装置由磁流变喷头喷出，在磁场作用下被束缚在抛光轮上形成磁流变抛光缎带，并随之流动经磁流变回收器时被收回；拉力传感器可通过螺钉连接在抛光轮支撑座和伺服电机座之间，对磁流变抛光缎带与抛光构件接触的法向抛光力变化进行监测；抛光法向力变化信号经传感信号调理模块处理后传送给控制核心模块，控制核心模块根据力位控制模型将力学信号变化转化为对应的位置修正量控制步进电机的转动，经滚珠丝杆滑台转换带动整个抛光构件实现在法向抛光力方向的直线运动，从而改变磁流变抛光缎带与抛光构件的接触深度，直至调节法向抛光力稳定在设定区间内，即完成机器人磁流变抛光过程的法向辅助定位，实现机器人磁流变高精度抛光过程控制。
[0014]本技术具备较高的定位精度，能够满足磁流变抛光需求；优化传感联接形式与位置，对力变化感知更敏感准确，保证系统响应迅速。本技术有利于突破磁流变抛光难以在弱刚性、低精度机器人上应用的限制，实现机器人磁流变高精度抛光。
[0015]作为进一步地优选方案，所述抛光轮以带传动形式由伺服电机控制其转动。
[0016]作为进一步地优选方案，还包括磁流变回收器，所述磁流变回收器安装于所述抛光轮支撑座的上平板后，所述磁流变抛光缎带随抛光轮流动经所述磁流变回收器时被回收到循环系统中。
[0017]作为进一步地优选方案，还包括导向键，所述伺服电机座与抛光轮支撑座之间通过所述导向键导向连接，保证拉力传感器单向受力的灵敏度并防止其受横向作用力导致损坏。
[0018]作为进一步地优选方案，所述拉力传感器通过螺钉连接在抛光轮支撑座和伺服电机座之间，所述拉力传感器的安装位置为抛光轮最低点向心线延长线上，直接承受抛光轮支撑座及抛光轮的重力，加工过程中，抛光轮最低点磁流变抛光缎带接触抛光构件，磁流变抛光缎带受挤压受与重力方向相反的作用力，此时拉力传感器受力为抛光轮支撑座及抛光轮的重力与作用力之和，因二力作用方向相反，使得拉力传感器受力减小，因此其受力变化量即为磁流变抛光缎带与抛光构件法向作用力大小。
[0019]作为进一步地优选方案，所述抛光构件由联接座与滚珠丝杆滑台连接固定，并可沿所述滚珠丝杆滑台上下往复运动。
[0020]作为进一步地优选方案，所述控制核心模块的主控芯片型号为STM32F4。
[0021]本技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0022]1、本技术具备独立的闭环控制装置，其控制效果仅取决于自身性能，不受机器人本体性能和控制系统限制，具备良好的通用性。
[0023]2、本技术装置具备较高的定位精度，能够满足磁流变抛光需求；优化传感联接形式与位置，对力变化感知更敏感准确，保证系统响应迅速。
[0024]3、本技术有利于突破磁流变抛光难以在弱刚性、低精度机器人上应用的限制，实现机器人磁流变高精度抛光，有利于磁流变抛光技术的进一步推广应用。
附图说明
[0025]此处所说明的附图用来提供对本技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本技术实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于力反馈的机器人磁流变抛光法向辅助定位执行器，其特征在于，包括步进电机(1)、滚珠丝杆滑台(2)、联接座(3)、拉力传感器(4)、抛光轮支撑座(6)、抛光轮(7)、伺服电机座(8)、磁流变喷头(9)、伺服电机(10)、传感信号调理模块(11)、控制核心模块(12)、计算机(13)；所述抛光轮支撑座(6)下方安装有抛光轮(7)，所述抛光轮(7)由安装在伺服电机座(8)上的伺服电机(10)控制其转动；所述抛光轮支撑座(6)的上平板前安装有磁流变喷头(9)，磁流变抛光液经循环装置由所述磁流变喷头(9)喷出，在磁场作用下被束缚在所述抛光轮(7)上形成磁流变抛光缎带；所述步进电机(1)与滚珠丝杆滑台(2)共同构成直线模组通过联接座(3)联接滚珠丝杆滑台(2)与伺服电机座(8)；所述拉力传感器(4)设于抛光轮支撑座(6)和伺服电机座(8)之间，对磁流变抛光缎带与抛光构件接触的法向抛光力变化进行监测；所述传感信号调理模块(11)与拉力传感器(4)连接，所述控制核心模块(12)一端与步进电机(1)和传感信号调理模块(11)均连接，控制核心模块(12)另一端与计算机(13)连接。2.根据权利要求1所述的一种基于力反馈的机器人磁流变抛光法向辅助定位执行器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凯隆，张林，张云飞，张春雷，黄文，陈立，郑永成，张建飞，周涛，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，
类型：新型
国别省市：