【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械臂，特别是涉及基于永磁排布的六自由度机械臂末端被动柔顺装置。
技术介绍
1、现有应用于机械臂自主装配中的被动柔顺装置是由并联弹簧、阻尼器或橡胶材料组成，通过被动柔顺装置自带的刚度或阻尼实现机械臂末端和外界接触时的柔顺接触效果。在此基础上，通过调节弹簧或橡胶材料的初始状态，可改变被动柔顺装置的柔性大小(阻抗越大，柔性越小)。但这种结构各自由度的阻抗皆与并联元件柔性相关，并联元件高度耦合而导致无法对各自由度进行独立调节。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是：提供一种基于永磁排布的六自由度机械臂末端被动柔顺装置，不仅能够实现机械臂末端与外界的六个自动度柔顺接触，又能够通过设计调整永磁体的牌号、数量、排布的间距、尺寸等独立改变各自由度的柔性大小。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下方案：
3、基于永磁排布的六自由度机械臂末端被动柔顺装置，其包括壳体、活动轴、第一轴向永磁体组件、第二轴向永磁体组件和多组径向永磁体组件；所述壳体的一端设有安装端板，所述壳体的另一端设有端盖板；所述第一轴向永磁体组件、所述第二轴向永磁体组件和多组所述径向永磁体组件沿轴向依次布置在所述壳体内；所述第一轴向永磁体组件固定在所述安装端板上，所述第二轴向永磁体组件与所述第一轴向永磁体组件呈相对间隔布置；所述活动轴穿过所述端盖板可活动地插设在所述壳体的内部并与所述第二轴向永磁体组件连接，所述第二轴向永磁体组件的外周与所述壳体的内壁之间预留有第一活动空间；所述第一轴向永磁体组
4、作为本专利技术的优选方案，所述径向永磁体组件设有3组，分别为第一径向永磁体组件、所述第二径向永磁体组件和所述第三径向永磁体组件，所述第二径向永磁体组件设置于所述第一径向永磁体组件和所述第三径向永磁体组件之间，所述第一径向永磁体组件的内圈磁极组与所述第一径向永磁体组件的外圈磁极组之间产生径向斥力；所述第二径向永磁体组件的内圈磁极组与所述第二径向永磁体组件的外圈磁极组之间产生径向吸力；所述第三径向永磁体组件的内圈磁极组与所述第三径向永磁体组件的外圈磁极组之间产生径向斥力。
5、作为本专利技术的优选方案，所述第一轴向永磁体组件包括与所述安装端板连接的第一轴向面状嵌板以及多个嵌置在所述第一轴向面状嵌板上的第一圆形永磁体，多个所述第一圆形永磁体沿所述第一轴向面状嵌板的圆周方向上均匀布置；所述第二轴向永磁体组件包括与所述活动轴连接的第二轴向面状嵌板以及多个嵌置在所述第二轴向面状嵌板上的第二圆形永磁体，多个所述第二圆形永磁体沿所述第二轴向面状嵌板的圆周方向上均匀布置；所述第一圆形永磁体的数目与所述第二圆形永磁体的数目相同；所述第一圆形永磁体与所述第二圆形永磁体相对的磁极相同。
6、作为本专利技术的优选方案，所述第一轴向面状嵌板靠近所述安装端板一侧的表面上设有第一背铁；所述第二轴向面状嵌板靠近所述活动轴一侧的表面上设有第二背铁。
7、作为本专利技术的优选方案，所述内圈磁极组包括与所述活动轴套接的第一径向环状嵌板以及多个嵌置在所述第一径向环状嵌板上的第一方形永磁体，多个所述第一方形永磁体沿所述第一径向环状嵌板的圆周方向上均匀布置；所述外圈磁极组包括与所述壳体配合连接的第二径向环状嵌板以及多个嵌置在所述第二径向环状嵌板上的第二方形永磁体，多个所述第二方形永磁体沿所述第二径向环状嵌板的圆周方向上均匀布置；所述第一方形永磁体的数目与所述第二方形永磁体的数目相同；产生径向斥力的所述径向永磁体组件中，所述第一方形永磁体与所述第二方形永磁体相对的磁极相同；产生径向吸力的所述径向永磁体组件中，所述第一方形永磁体与所述第二方形永磁体相对的磁极相反。
8、作为本专利技术的优选方案，所述壳体由第一壳体和第二壳体构成，所述第一壳体的一端与所述第二壳体的一端可拆卸连接，所述第一壳体的另一端与所述安装端板一体成型，所述第二壳体的另一端与所述端盖板可拆卸连接。
9、作为本专利技术的优选方案，所述第一壳体设有第一端面法兰，所述第二壳体设有与所述第一端面法兰相适配的第二端面法兰，所述第一端面法兰与所述第二端面法兰之间通过螺栓螺母副连接固定；所述第二壳体设有第三端面法兰，所述第三端面法兰与所述端盖板之间通过螺栓螺母副连接固定。
10、作为本专利技术的优选方案，所述第二壳体朝向所述第一壳体的端部设有凸环，所述凸环伸至所述第一壳体的端口内部并与之配合。
11、作为本专利技术的优选方案，所述端盖板盖合在所述第二壳体上时，所述端盖板将多组所述径向永磁体组件抵压在所述凸环上。
12、作为本专利技术的优选方案，所述活动轴上套设有第一定位套筒，所述第一定位套筒的一端与所述第二轴向永磁体组件相抵，所述第一定位套筒的另一端与靠近所述第一壳体一侧的所述内圈磁极组相抵；所述活动轴上套设有第二定位套筒，所述第二定位套筒的一端与远离所述第一壳体一侧的所述内圈磁极组相抵，所述第二定位套筒的另一端与所述活动轴的轴肩相抵。
13、实施本专利技术提供的基于永磁排布的六自由度机械臂末端被动柔顺装置，与现有技术相比，其有益效果在于：
14、本专利技术的被动柔顺装置通过轴向间隔相对的第一轴向永磁体组件和第二轴向永磁体组件，实现沿z方向的阻抗；通过产生径向斥力的径向永磁体组件，实现沿x/y方向和绕x/y方向的阻抗；通过产生径向吸力的径向永磁体组件，实现绕z方向的阻抗；同时，本专利技术的被动柔顺装置能够通过调整第一轴向永磁体组件和第二轴向永磁体组件之间的距离以及轴向永磁体组件中的永磁体数量来改变沿z方向的阻抗大小(阻抗越大，柔性越小)；通过调整产生径向斥力的径向永磁体组件中的永磁体的厚度、安装数量以及内圈磁极组的外径尺寸或外圈磁极组的内径尺寸来改变沿x/y方向和绕x/y方向的阻抗大小；通过调整产生径向吸力的径向永磁体组件中的永磁体厚度、安装数量以及内圈磁极组的外径尺寸或外圈磁极组的内径尺寸来改变绕z方向的阻抗大小。
15、综上，本专利技术的被动柔顺装置不仅能够实现机械臂末端与外界的六个自动度柔顺接触，又能够通过设计调整永磁体的牌号、数量、排布的间距、尺寸等独立改变各自由度的柔性大小，具有结构紧凑、拆装及更换方便、阻抗调整灵活、适用范围广的优点。
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1.基于永磁排布的六自由度机械臂末端被动柔顺装置，包括壳体、活动轴、第一轴向永磁体组件、第二轴向永磁体组件和多组径向永磁体组件；所述壳体的一端设有安装端板，所述壳体的另一端设有端盖板；所述第一轴向永磁体组件、所述第二轴向永磁体组件和多组所述径向永磁体组件沿轴向依次布置在所述壳体内；
2.根据权利要求1所述的基于永磁排布的六自由度机械臂末端被动柔顺装置，其特征在于，所述径向永磁体组件设有3组，分别为第一径向永磁体组件、所述第二径向永磁体组件和所述第三径向永磁体组件，所述第二径向永磁体组件设置于所述第一径向永磁体组件和所述第三径向永磁体组件之间，所述第一径向永磁体组件的内圈磁极组与所述第一径向永磁体组件的外圈磁极组之间产生径向斥力；所述第二径向永磁体组件的内圈磁极组与所述第二径向永磁体组件的外圈磁极组之间产生径向吸力；所述第三径向永磁体组件的内圈磁极组与所述第三径向永磁体组件的外圈磁极组之间产生径向斥力。
3.根据权利要求1所述的基于永磁排布的六自由度机械臂末端被动柔顺装置，其特征在于，所述第一轴向永磁体组件包括与所述安装端板连接的第一轴向面状嵌板以及多个嵌置
4.根据权利要求3所述的基于永磁排布的六自由度机械臂末端被动柔顺装置，其特征在于，所述第一轴向面状嵌板靠近所述安装端板一侧的表面上设有第一背铁；所述第二轴向面状嵌板靠近所述活动轴一侧的表面上设有第二背铁。
5.根据权利要求1所述的基于永磁排布的六自由度机械臂末端被动柔顺装置，其特征在于，所述内圈磁极组包括与所述活动轴套接的第一径向环状嵌板以及多个嵌置在所述第一径向环状嵌板上的第一方形永磁体，多个所述第一方形永磁体沿所述第一径向环状嵌板的圆周方向上均匀布置；所述外圈磁极组包括与所述壳体配合连接的第二径向环状嵌板以及多个嵌置在所述第二径向环状嵌板上的第二方形永磁体，多个所述第二方形永磁体沿所述第二径向环状嵌板的圆周方向上均匀布置；所述第一方形永磁体的数目与所述第二方形永磁体的数目相同；产生径向斥力的所述径向永磁体组件中，所述第一方形永磁体与所述第二方形永磁体相对的磁极相同；产生径向吸力的所述径向永磁体组件中，所述第一方形永磁体与所述第二方形永磁体相对的磁极相反。
6.根据权利要求1所述的基于永磁排布的六自由度机械臂末端被动柔顺装置，其特征在于，所述壳体由第一壳体和第二壳体构成，所述第一壳体的一端与所述第二壳体的一端可拆卸连接，所述第一壳体的另一端与所述安装端板一体成型，所述第二壳体的另一端与所述端盖板可拆卸连接。
7.根据权利要求6所述的基于永磁排布的六自由度机械臂末端被动柔顺装置，其特征在于，所述第一壳体设有第一端面法兰，所述第二壳体设有与所述第一端面法兰相适配的第二端面法兰，所述第一端面法兰与所述第二端面法兰之间通过螺栓螺母副连接固定；所述第二壳体设有第三端面法兰，所述第三端面法兰与所述端盖板之间通过螺栓螺母副连接固定。
8.根据权利要求6所述的基于永磁排布的六自由度机械臂末端被动柔顺装置，其特征在于，所述第二壳体朝向所述第一壳体的端部设有凸环，所述凸环伸至所述第一壳体的端口内部并与之配合。
9.根据权利要求8所述的基于永磁排布的六自由度机械臂末端被动柔顺装置，其特征在于，所述端盖板盖合在所述第二壳体上时，所述端盖板将多组所述径向永磁体组件抵压在所述凸环上。
10.根据权利要求1所述的基于永磁排布的六自由度机械臂末端被动柔顺装置，其特征在于，所述活动轴上套设有第一定位套筒，所述第一定位套筒的一端与所述第二轴向永磁体组件相抵，所述第一定位套筒的另一端与靠近所述第一壳体一侧的所述内圈磁极组相抵；所述活动轴上套设有第二定位套筒，所述第二定位套筒的一端与远离所述第一壳体一侧的所述内圈磁极组相抵，所述第二定位套筒的另一端与所述活动轴的轴肩相抵。
...【技术特征摘要】
1.基于永磁排布的六自由度机械臂末端被动柔顺装置，包括壳体、活动轴、第一轴向永磁体组件、第二轴向永磁体组件和多组径向永磁体组件；所述壳体的一端设有安装端板，所述壳体的另一端设有端盖板；所述第一轴向永磁体组件、所述第二轴向永磁体组件和多组所述径向永磁体组件沿轴向依次布置在所述壳体内；
2.根据权利要求1所述的基于永磁排布的六自由度机械臂末端被动柔顺装置，其特征在于，所述径向永磁体组件设有3组，分别为第一径向永磁体组件、所述第二径向永磁体组件和所述第三径向永磁体组件，所述第二径向永磁体组件设置于所述第一径向永磁体组件和所述第三径向永磁体组件之间，所述第一径向永磁体组件的内圈磁极组与所述第一径向永磁体组件的外圈磁极组之间产生径向斥力；所述第二径向永磁体组件的内圈磁极组与所述第二径向永磁体组件的外圈磁极组之间产生径向吸力；所述第三径向永磁体组件的内圈磁极组与所述第三径向永磁体组件的外圈磁极组之间产生径向斥力。
3.根据权利要求1所述的基于永磁排布的六自由度机械臂末端被动柔顺装置，其特征在于，所述第一轴向永磁体组件包括与所述安装端板连接的第一轴向面状嵌板以及多个嵌置在所述第一轴向面状嵌板上的第一圆形永磁体，多个所述第一圆形永磁体沿所述第一轴向面状嵌板的圆周方向上均匀布置；所述第二轴向永磁体组件包括与所述活动轴连接的第二轴向面状嵌板以及多个嵌置在所述第二轴向面状嵌板上的第二圆形永磁体，多个所述第二圆形永磁体沿所述第二轴向面状嵌板的圆周方向上均匀布置；所述第一圆形永磁体的数目与所述第二圆形永磁体的数目相同；所述第一圆形永磁体与所述第二圆形永磁体相对的磁极相同。
4.根据权利要求3所述的基于永磁排布的六自由度机械臂末端被动柔顺装置，其特征在于，所述第一轴向面状嵌板靠近所述安装端板一侧的表面上设有第一背铁；所述第二轴向面状嵌板靠近所述活动轴一侧的表面上设有第二背铁。
5.根据权利要求1所述的基于永磁排布的六自由度机械臂末端被动柔顺装置，其特征在于，所述内圈磁极组包括与所述活动轴套接的第一径向环状嵌板以及多个嵌置在所述第一径向环状嵌板上的第一方形永磁体，多个所述第一方...
【专利技术属性】
技术研发人员：严亮，杜楠楠，何兴华，向芃桔，刘晓帅，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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