本发明专利技术提供了一种机器人臂振动控制与精确定位装置，包括腔体内充满磁流介质的外壳，其顶端和底端分别设置有第一安装孔和第二安装孔；向磁流介质施加磁场的励磁线圈绕组；头端穿过第一安装孔并与其密封接触且可沿其移动的机械臂伸缩杆；用于与机器人臂的上关节连接的上关节支座，其与机械臂伸缩杆的尾端相连；用于与机器人臂的下关节连接的下关节支座；头端穿过第二安装孔并与其密封接触且可沿其移动的驱动活塞杆；驱动驱动活塞杆沿第二安装孔移动的驱动装置；与腔体相连通的补偿腔，其内充满气体且与腔体相连通的通道还设置有控制通道开闭的插销。上述装置降低了柔性机器人臂的弹性振动，提高了柔性臂的定位精度。本发明专利技术还提供了一种机器人。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人
，更具体地说，涉及一种机器人臂振动控制与精确定位装置，本专利技术还涉及一种具有上述机器人臂振动控制与精确定位装置的机器人。
技术介绍
柔性机器人臂具有质轻、灵便、高速和低耗等优点，在工业、国防等应用领域中占有十分重要的地位，其广泛应用在卫星、太阳能帆板结构、空间站或航天飞机的柔性机械臂、空间天线或自动化机器人装置中。 与传统重型、庞大的自动装置相比，柔性连接的轻型机器人臂装置功率大、操纵快速、负重比优、激励小、能耗低、机动性高，且便于运输。但是，轻型装置通常会采用柔性和细长形的连接结构。此柔性结构的挠度大、模态频率低且密集、阻尼小，在高速运动时可能产生持续的低频振动，造成柔性机器人臂的末端位置难以准确控制，影响柔性臂的定位精度，严重时会造成构件的疲劳和损伤。目前，现有技术常采取一种闭环控制算法减轻机械人臂的振动，这种方法主要考虑了杆件和关节的柔性，其在一定程度上减轻了机器人臂的振动，但是由于一些阻尼材料的特性易受外界因素的影响，上述方法对柔性机器人臂振动的控制效果并不显著。综上所述，如何提供一种机器人臂振动控制与精确定位装置，以降低柔性机器人臂的弹性振动，提高柔性臂的定位精度，进而避免对构件造成疲劳和损伤，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种机器人臂振动控制与精确定位装置，以降低柔性机器人臂的弹性振动，提高柔性臂的定位精度，进而避免对构件造成疲劳和损伤。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案一种机器人臂振动控制与精确定位装置，包括外壳，所述外壳的腔体内充满磁流介质，且其顶端和底端分别设置有第一安装孔和第二安装孔；向所述磁流介质施加磁场的励磁线圈绕组；头端穿过所述第一安装孔并可沿所述第一安装孔移动的机械臂伸缩杆，所述机械臂伸缩杆与所述第一安装孔的内壁密封接触；和用于与机器人臂的上关节连接的上关节支座，所述上关节支座与所述机械臂伸缩杆的尾端相连；用于与机器人臂的下关节连接的下关节支座，所述下关节支座设置在所述外壳的底部；头端穿过所述第二安装孔并可沿所述第二安装孔移动的驱动活塞杆，所述驱动活塞杆与所述第二安装孔的内壁密封接触；驱动所述驱动活塞杆沿所述第二安装孔移动的驱动装置；与所述腔体相连通的补偿腔，所述补偿腔内充满气体，且其与所述腔体相连通的通道还设置有控制所述通道开闭的插销。优选的，上述机器人臂振动控制与精确定位装置中，还包括将所述机械臂伸缩杆与所述外壳罩设在一起的上端保护罩和将所述补偿腔、所述驱动装置以及所述驱动活塞杆罩在一起的下端保护罩。优选的，上述机器人臂振动控制与精确定位装置中，所述腔体包括上工作室，所述机械臂伸缩杆的头端设置在所述上工作室内； 下工作室，所述驱动活塞杆的头端设置在所述下工作室内，且所述补偿腔与所述下工作室相连通；和连通于所述上工作室与所述下工作室之间的磁流流道，所述磁流流道包括与所述上工作室相连通的分流流道、与所述下工作室相连通的合流流道和并列的设置在所述分流流道与所述合流流道之间的两个分支流道。优选的，上述机器人臂振动控制与精确定位装置中，所述分流流道的横截面面积均大于每个所述分支流道的横截面面积和所述合流流道的横截面面积。优选的，上述机器人臂振动控制与精确定位装置中，所述驱动装置为直流电机，所述直流电机设置在所述下工作室的外壁上。优选的，上述机器人臂振动控制与精确定位装置中，所述气体为氮气。优选的，上述机器人臂振动控制与精确定位装置中，所述磁流介质为磁流变脂、磁流变液或磁流体。优选的，上述机器人臂振动控制与精确定位装置中，所述机械臂伸缩杆和所述驱动活塞杆的头端分别设置有第一活塞和第二活塞。优选的，上述机器人臂振动控制与精确定位装置中，所述励磁线圈绕组由铜线圈双层缠绕而成，且所述励磁线圈绕组的组数为两组，两组所述励磁线圈绕组均设置在所述磁流流道与所述外壳之间，且分别位于所述磁流流道的两侧。基于上述提供的机器人臂振动控制与精确定位装置，本专利技术还提供了一种机器人，包括机器人臂；还包括设置在所述机器人臂上的机器人臂振动控制与精确定位装置，其为上述任意一项所述的机器人臂振动控制与精确定位装置。本专利技术提供的机器人臂振动控制与精确定位装置包括外壳，机械臂伸缩杆，上关节支座，下关节支座，驱动活塞杆，驱动装置，补偿腔和向磁流介质施加磁场的励磁线圈绕组；其中，外壳的腔体内充满磁流介质，且其顶端和底端分别设置有第一安装孔和第二安装孔；机械臂伸缩杆的头端穿过第一安装孔并可沿第一安装孔移动，且其与第一安装孔的内壁密封接触；驱动活塞杆的头端穿过第二安装孔并可沿第二安装孔移动，且其与第二安装孔的内壁密封接触；上关节支座用于与机器人臂的上关节连接，其与机械臂伸缩杆的尾端相连；下关节支座用于与机器人臂的下关节连接，其设置在外壳的底部；驱动装置驱动上述驱动活塞杆沿第二安装孔移动；补偿腔与腔体相连通，其内充满气体且其与腔体相连通的通道还设置有控制通道开闭的插销。应用本专利技术提供的机器人臂振动控制与精确定位装置时，将上关节支座与下关节支座分别与机器人臂的上关节和下关节相连；其工作过程依次分为寻位和精确定位两个工段。其中，在寻位工段中，励磁线圈绕组内不通电流，其对磁流介质没有磁场作用，且使插销处于关闭状态，其工作过程如下首先使驱动装置工作，使其驱动上述驱动活塞杆沿第二安装孔上下移动，此时驱动活塞杆推动磁流介质上下流动，从而将位移传递给机械臂伸缩杆使其产生上下位移，由此调控机器人臂的末端运动到指定的位置；然后使驱动装置停止工作，此时机器人臂上产生振动。在精确定位工段中，向励磁线圈绕组内通入电流,此时其对磁流介质施加磁场,并使插销处于开启状态，其工作过程如下由于机器人臂的上关节与机械臂伸缩杆相连，上述机器人臂上的振动会传递到机 械臂伸缩杆上，促使机械臂伸缩杆在腔体内做上下往复运动；此时，磁流介质在机械臂伸缩杆的扰动下在腔体内反复流动，且机械臂伸缩杆对磁流介质具有一定的压缩作用，将部分磁流介质压入补偿腔；由于磁流介质在磁场的作用下阻尼力迅速变大，从而消耗一部分振动能量，剩余部分的振动能量压缩补偿腔内的气体，使气体呈压缩状态，储存一定的能量，达到吸收振动和缓和冲击的作用；当气体膨胀时，驱动磁流介质及机械臂伸缩杆反向运动，再次被磁流介质减振。这样往复运动多次，可将机器人臂的振动和冲击控制在忽略不计的范围之内，消除振动对精确定位的影响。随后通过调节外加励磁磁场的大小，利用磁流介质伸缩特性控制磁流介质的伸缩，实现精确定位的目的，其精度可达微米量级。综上所述，本专利技术提供的机器人臂振动控制与精确定位装置降低了柔性机器人臂的弹性振动，提高了柔性臂的定位精度，进而避免了对构件造成疲劳和损伤。附图说明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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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I是本专利技术实施例提供的机器人臂振动控制与精确定位装置的剖视结构示意图。上图中上关节支座I、机械臂伸缩杆2、第一活塞3、上端保护罩4、外壳5、上工作室51、分流流道52、分支流道53、合流流道54、下工作室55本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何国田，陈昭明，张炜，徐泽宇，
申请(专利权)人：重庆绿色智能技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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