一种柔性机电系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种柔性机电系统及其控制方法，柔性机电系统包括：系统控制单元、主作动器、压电作动器、负载接触部、力传感器和柔性材料，系统控制单元控制主作动器生成主控制力，力传感器检测柔性材料的受力信息，系统控制单元根据所述受力信息控制主作动器和压电作动器生成补偿力，所述补偿力用于补偿所述柔性材料受力形变造成的系统控制误差。可见，通过力传感器对柔性机电系统中柔性材料上力的检测，系统控制单元根据检测的受力反馈信号对系统进行高精度的反馈控制，通过主作动器输出主控制力，并由主作动器与压电作动器生成补偿力补偿柔性材料因为形变导致的系统控制误差，从而提高柔性机电系统在各种实际应用场景下的控制精度。制精度。制精度。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性机电系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及控制
，尤其涉及一种柔性机电系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]在控制
中，柔性机电系统，例如柔索机器人、起吊搬运机械等，是一类用于对负载重物进行搬运的系统，随着相关技术需求的迭代，柔性机电系统对其控制精度提出了较高要求，而传统的基于位置反馈的控制方式因柔性材料的刚度不足(柔性材料在不同的力条件下会发生变形)，在具有各种干扰条件的实际应用场景下存在控制精度差的问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种柔性机电系统及其控制方法，采用低精度力反馈和高精度力反馈相结合的方式，有效提高了柔性机电系统的控制精度，实现对柔性机电系统中力的高精度控制。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：
[0005]一种柔性机电系统，所述柔性机电系统包括：系统控制单元、主作动器、压电作动器、负载接触部、力传感器和柔性材料；
[0006]所述柔性材料用于连接所述主作动器与所述压电作动器，以及所述负载接触部与所述压电作动器；
[0007]所述系统控制单元分别与所述主作动器、所述压电作动器以及所述力传感器建立信号连接；
[0008]所述力传感器，用于检测所述柔性材料的受力信息，并将所述受力信息发送至所述系统控制单元；
[0009]所述系统控制单元，用于控制所述主作动器生成主控制力，并根据所述受力信息控制所述主作动器和所述压电作动器生成补偿力，所述补偿力用于补偿所述柔性材料受力形变造成的系统控制误差。
[0010]优选的，所述柔性机电系统中包括的力传感器为多个，多个所述力传感器分别设置于所述负载接触部、所述压电作动器和所述主作动器上。
[0011]优选的，所述柔性材料包括如下至少一种：绳子，纤维线和长钢筋。
[0012]本专利技术还提供一种柔性机电系统的控制方法，所述方法包括：
[0013]力传感器检测柔性材料的受力信息，并将所述受力信息发送至系统控制单元，所述柔性材料用于连接主作动器与压电作动器，以及负载接触部与所述压电作动器；
[0014]所述系统控制单元控制主作动器生成主控制力，并根据所述受力信息控制所述主作动器和所述压电作动器生成补偿力，所述补偿力用于补偿所述柔性材料受力形变造成的系统控制误差。
[0015]优选的，所述力传感器的数量为多个，多个所述力传感器分别设置于所述负载接
触部、所述压电作动器和所述主作动器上。
[0016]优选的，所述柔性材料包括如下至少一种：绳子，纤维线或长钢筋。
[0017]相较于现有技术，本专利技术提供的技术方案至少具有以下优点：
[0018]本申请提供了一种柔性机电系统，包括：系统控制单元、主作动器、压电作动器、负载接触部、力传感器和柔性材料；所述柔性材料用于连接所述主作动器与所述压电作动器，以及所述负载接触部与所述压电作动器；所述系统控制单元分别与所述主作动器、所述压电作动器以及所述力传感器建立信号连接；所述力传感器，用于检测所述柔性材料的受力信息，并将所述受力信息发送至所述系统控制单元；所述系统控制单元，用于控制所述主作动器生成主控制力，并根据所述受力信息控制所述主作动器和所述压电作动器+生成补偿力，所述补偿力用于补偿所述柔性材料受力形变造成的系统控制误差。由上述内容可知，本申请通过力传感器对柔性机电系统中用于连接各部件的柔性材料上力的检测，系统控制单元根据检测的受力反馈信号对系统进行高精度的反馈控制，通过主作动器和压电作动器生成补偿力补偿柔性材料因为形变导致的系统控制误差，采用了低精度力反馈和高精度力反馈相结合的方式，有效提高了柔性机电系统在各种实际应用场景下的控制精度，降低了因柔性材料的刚度不足引起的控制误差。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利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专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0020]图1为本申请实施例提供的一种柔性机电系统示意图；
[0021]图2为本申请实施例提供的一种柔性机电系统的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]正如
技术介绍
描述的，现有的柔性机电系统基于位置反馈的控制方式因柔性材料的刚度不足(柔性材料在不同的力条件下会发生变形)，在具有各种干扰条件的实际应用场景下存在控制精度差的问题。
[0024]鉴于此，本申请实施例提供了一种单通道柔性机电系统，参见图1，降低了因柔性材料的刚度不足引起的控制误差，有效提高了柔性机电系统的控制精度。本申请的柔性机电系统是指以柔性材料连接系统各关节的机电系统，例如柔索机器人，吊车等。
[0025]柔性机电系统的各个控制通道之间是相互并联的关系，因此各通道的控制方式完全一致。因此，在本实施例中将对单通道柔性机电系统介绍。
[0026]本实施例中，柔性机电系统包括：系统控制单元、主作动器、压电作动器、负载接触部、力传感器和柔性材料；
[0027]柔性材料用于连接主作动器与压电作动器，以及负载接触部与压电作动器；
[0028]系统控制单元分别与主作动器、压电作动器以及力传感器建立信号连接；
[0029]力传感器，用于检测柔性材料的受力信息，并将受力信息发送至系统控制单元；
[0030]系统控制单元，用于控制所述主作动器生成主控制力，并根据所述受力信息控制所述主作动器和所述压电作动器生成补偿力，所述补偿力用于补偿所述柔性材料受力形变造成的系统控制误差。
[0031]在本申请中，压电作动器配置于柔性材料上并产生微小力补偿补偿柔性材料因为形变导致的系统控制误差，由于需要将压电作动器配置于柔性材料上，因此需要选用小型的压电作动器。
[0032]压电作动器是基于压电效应的作动器，具有体积小，质量轻，机电效率高的特点。压电作动器具有较高的力输出控制精度，但其只能提供较为有限的力输出范围，因此柔性机电系统还需要通过主作动器提供柔性材料上需要的大部分的力。
[0033]主作动器是为柔性机电系统的力反馈控制提供主要输出力的作动器，相比于压电作动器，主作动器具有较大的力输出范围，和较低的控制精度，因此，需要通过与压电作动器的配合来保证柔性机电系统在具有较大力输出范围，同时，具有较高的控制精度。
[0034]通过上述描述，本申请的实施例中，主作动器生成和输出较大的补偿力，压电作动器生成和输出较小、但较高的控制精度的补偿力，由两补偿力结合获得柔性机电系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性机电系统，其特征在于，所述柔性机电系统包括：系统控制单元、主作动器、压电作动器、负载接触部、力传感器和柔性材料；所述柔性材料用于连接所述主作动器与所述压电作动器，以及所述负载接触部与所述压电作动器；所述系统控制单元分别与所述主作动器、所述压电作动器以及所述力传感器建立信号连接；所述力传感器，用于检测所述柔性材料的受力信息，并将所述受力信息发送至所述系统控制单元；所述系统控制单元，用于控制所述主作动器生成主控制力，并根据所述受力信息控制所述主作动器和所述压电作动器生成补偿力，所述补偿力用于补偿所述柔性材料受力形变造成的系统控制误差。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述柔性机电系统中包括的力传感器为多个，多个所述力传感器分别设置于所述负载接触部、所述压电作动器和所述主作动器上。...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤道宇，王晓东，
申请(专利权)人：北京品创智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：