【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种变刚度联接装置，具体是一种具有减振功能的变刚度联接装置及其使用方法，可用于机器人的末端执行器，属于智能制造。
技术介绍
1、一般而言，机器人搬运作为机器人作业的一种，其被广泛的应用在工业领域的各类加工生产中，具体而言，其多被用于机床上下料、自动装配、码垛搬运等。其中，末端执行器安装在机器人与被加工工件之间，是执行相应的作业任务的关键部件，其性能在很大程度上决定了整个机器人的工作性能。通过更换机器人的末端执行器，能够完成不同场合、不同种类零部件的作业。
2、现有技术中，1）《玻璃搬运机器人机械臂的优化设计与控制系统研究》（齐鲁工业大学，王玉超，2023），针对玻璃搬运机器人，设计了阵列式真空吸盘作为末端抓取装置；2）《薄板生产线搬运机器人末端执行器设计》（沈阳工业大学，王瑞等，2021）针对薄板生产线实际生产需求，开发了一套电磁吸盘式末端执行器，吸盘间距可电动调节，可实现搬运抓取不同规格尺寸、不规则形状板材的功能。通过现有技术可知，现有的末端执行器主要是单纯的搬运功能，且主要是针对特定负载的搬运作业，对负载动态变化如工件振动的情况自适应调节功能不足，难以根据负载变化实现接触力的调节。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就在于为了解决上述至少一个技术问题而提供一种具有减振功能且吸盘刚度可调控，可以有效减少气动吸盘在吸附搬运过程中的振动，适用于不同工况、频率振动下的工件的具有减振与电磁变刚度功能的联接装置，能够实现机器人和末端执行器之间的柔顺联接，隔离或抑制
2、本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种具有减振功能的变刚度联接装置，包括减振装置和变刚度装置；
3、其中，减振装置包括上联接法兰、被动减振单元、主动减振单元和下联接法兰；上联接法兰和下联接法兰分别装配在被动减振单元的上端和下端，主动减振单元位于被动减振单元的内部；
4、被动减振单元包括上压板、安装板、弹簧、限位板、导向杆和支撑底板，限位板位于安装板和支撑底板之间；
5、安装板的截面为“工”字形，安装板的上端开有周向分布的上联接法兰安装孔，安装板的下端开有周向分布的轴承安装孔，直线轴承ⅰ放置在轴承安装孔内，直线轴承ⅰ上方通过上压板压紧；
6、限位板上开有周向分布的导向孔，导向杆的顶部依次穿过限位板、安装板、上压板，导向杆的下端通过螺钉ⅱ安装在支撑底板上,支撑底板上开有凹槽ⅰ。
7、作为本专利技术的进一步技术方案：弹簧套在导向杆上，弹簧的上端与轴承安装孔的底部相接触，弹簧的下端与限位板相接触。
8、作为本专利技术的进一步技术方案：导向杆为阶梯杆，导向杆的上端留有外螺纹ⅰ，导向杆的下端留有螺纹孔ⅶ。
9、作为本专利技术的进一步技术方案：主动减振单元包括电磁套筒、电磁安装外壳、电磁线圈ⅰ和永磁铁ⅰ；
10、其中，电磁套筒和电磁安装外壳形成的空腔用于安装电磁线圈ⅰ；
11、电磁套筒中间的通孔ⅰ与通孔ⅱ用于电磁线圈ⅰ的导线引出；
12、永磁铁ⅰ安装在支撑底板的凹槽上；
13、电磁套筒上端与被动减振单元的安装板相联接。
14、作为本专利技术的进一步技术方案：变刚度装置包括联接板、电磁变刚度单元和联接法兰组成；
15、其中，电磁变刚度单元位于联接板与联接法兰之间，联接板上端联接减振装置；
16、电磁变刚度单元包括电磁线圈ⅱ、电磁套筒ii、导杆、永磁铁ⅱ、锁紧螺母ⅱ、直线轴承ⅱ；
17、其中，电磁套筒ii上端联接联接板，电磁线圈ⅱ缠绕在电磁套筒ii的腔体中，直线轴承ⅱ固定在电磁套筒ii的末端，用于减少导杆运动中的摩擦并起到定位作用，永磁铁ⅱ通过一对锁紧螺母ⅱ固定在导杆上。
18、作为本专利技术的进一步技术方案：联接板中间留有通孔ⅲ、螺纹孔ⅰ用于穿入安装直线轴承ⅱ，周向留有螺纹孔ⅱ、通孔ⅳ用于配合下联接法兰、电磁变刚度单元。
19、作为本专利技术的进一步技术方案：电磁套筒ii外形呈现“工”字型，电磁套筒ii上端留有螺纹孔ⅲ与联接板配合；
20、电磁套筒ii的空腔用于缠绕电磁线圈ⅱ，电磁套筒ii的下端留有通孔ⅴ和螺纹孔ⅴ用来穿入安装直线轴承ⅱ，导杆穿过通孔ⅴ与直线轴承ⅱ配合。
21、作为本专利技术的进一步技术方案：下联接法兰外形呈“工”字形，下联接法兰上端留有周向分布的螺纹孔ⅳ与支撑底板配合，下联接法兰下端留有周向分布的沉头孔与联接板周向分布的螺纹孔ⅱ配合，下联接法兰中间留有凹槽ⅱ便于直线轴承ⅱ底端的嵌入。
22、作为本专利技术的进一步技术方案：导杆外形为带有螺纹的阶梯杆，导杆的中间阶梯部位的留有外螺纹ⅱ用于与锁紧螺母ⅱ配合来固定永磁铁ⅱ，导杆末端留有外螺纹ⅲ与联接法兰的螺纹孔ⅵ配合。
23、一种具有减振功能的变刚度联接装置的使用方法，该使用方法包括如下步骤：
24、s1)将减振装置和变刚度装置集成在末端执行器上，末端执行器抓取或吸附工件，在作业过程中若产生振动，在竖直方向上，导向杆上的弹簧产生变形；与此同时，振动导致永磁铁ⅰ和电磁线圈ⅰ之间产生相对运动，相对运动引起磁通变化，通过调节电磁线圈ⅰ的电流产生电磁力，抑制永磁铁ⅰ和电磁线圈ⅰ之间的相对运动，实现振动抑制；
25、s2)末端执行器抓取或吸附工件后，电磁线圈ⅱ通电产生磁场，在工件重力g的作用下，与导杆联接的永磁铁ⅱ静止在与直线轴承ⅱ顶端间距为δ的平衡位置；当工件负载发生变化时，通过调节电磁线圈ⅱ的电流大小，调节永磁铁ⅱ周围的磁场强弱和电磁力f，使得与导杆联接的永磁铁ⅱ仍然处于δ的平衡位置，相同位移下实现了不同的负载力的平衡，从而实现末端执行器刚度的调节。
26、本专利技术的有益效果是：
27、1）本专利技术具有减振单元和电磁变刚度装置，减振装置包括被动减振单元和主动减振单元，具有主被动减振功能和末端执行器刚度调控的功能；
28、2）本专利技术的减振装置和变刚度装置是独立的模块化结构，可根据需要进行不同数量的减振装置和变刚度装置的组合，实现机器人与末端执行器间的柔顺联接；本专利技术通过电磁控制实现作业过程中的振动抑制和末端执行器刚度调控。
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1.一种具有减振功能的变刚度联接装置，其特征在于：包括减振装置（001）和变刚度装置（002）；
2.根据权利要求1所述的变刚度联接装置，其特征在于：所述弹簧（230）套在导向杆（250）上，弹簧（230）的上端与轴承安装孔（222）的底部相接触，弹簧（230）的下端与限位板（240）相接触。
3.根据权利要求1所述的变刚度联接装置，其特征在于：所述导向杆（250）为阶梯杆，导向杆（250）的上端留有外螺纹Ⅰ（251），导向杆（250）的下端留有螺纹孔Ⅶ（252）。
4.根据权利要求1所述的变刚度联接装置，其特征在于：所述主动减振单元（300）包括电磁套筒（310）、电磁安装外壳（311）、电磁线圈Ⅰ（312）和永磁铁Ⅰ（320）；
5.根据权利要求1所述的变刚度联接装置，其特征在于：所述变刚度装置（002）包括联接板（500）、电磁变刚度单元（600）和联接法兰（700）组成；
6.根据权利要求5所述的变刚度联接装置，其特征在于：所述联接板（500）中间留有通孔Ⅲ（D03）、螺纹孔Ⅰ（510）用于穿入安装直线轴承Ⅱ（C
7.根据权利要求6所述的变刚度联接装置，其特征在于：所述电磁套筒II（620）外形呈现“工”字型，电磁套筒II（620）上端留有螺纹孔Ⅲ（621）与联接板（500）配合；
8.根据权利要求7所述的变刚度联接装置，其特征在于：所述的下联接法兰（400）外形呈“工”字形，下联接法兰（400）上端留有周向分布的螺纹孔Ⅳ（410）与支撑底板（260）配合，下端留有周向分布的沉头孔（420）与联接板（500）周向分布的螺纹孔Ⅱ（520）配合，中间留有凹槽Ⅱ（430）便于直线轴承Ⅱ（C02）底端的嵌入。
9.根据权利要求8所述的变刚度联接装置，其特征在于：所述导杆（630）外形为带有螺纹的阶梯杆，导杆（630）的中间阶梯部位的留有外螺纹Ⅱ（631）用于与锁紧螺母Ⅱ（B02）配合来固定永磁铁Ⅱ（640），导杆（630）末端留有外螺纹Ⅲ（632）与联接法兰（700）的螺纹孔Ⅵ（710）配合。
10.一种基于权利要求1所述的一种具有减振功能的变刚度联接装置的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种具有减振功能的变刚度联接装置，其特征在于：包括减振装置（001）和变刚度装置（002）；
2.根据权利要求1所述的变刚度联接装置，其特征在于：所述弹簧（230）套在导向杆（250）上，弹簧（230）的上端与轴承安装孔（222）的底部相接触，弹簧（230）的下端与限位板（240）相接触。
3.根据权利要求1所述的变刚度联接装置，其特征在于：所述导向杆（250）为阶梯杆，导向杆（250）的上端留有外螺纹ⅰ（251），导向杆（250）的下端留有螺纹孔ⅶ（252）。
4.根据权利要求1所述的变刚度联接装置，其特征在于：所述主动减振单元（300）包括电磁套筒（310）、电磁安装外壳（311）、电磁线圈ⅰ（312）和永磁铁ⅰ（320）；
5.根据权利要求1所述的变刚度联接装置，其特征在于：所述变刚度装置（002）包括联接板（500）、电磁变刚度单元（600）和联接法兰（700）组成；
6.根据权利要求5所述的变刚度联接装置，其特征在于：所述联接板（500）中间留有通孔ⅲ（d03）、螺纹孔ⅰ（510）用于穿入安装直线轴承ⅱ（c02），周向留有螺纹孔ⅱ（520...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉飞，邵传好，张席，鞠锦勇，陈洋洋，吴朗，朱祖浩，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：
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