一種用于機(jī)器人末端的恒力裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于機(jī)器人末端的恒力裝置，包括動力氣缸、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、中央控制組件、固定安裝蓋和放置安裝蓋；所述固定安裝蓋上設(shè)置有固定通孔，所述固定安裝蓋的下端設(shè)置有所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、中央控制組件和動力氣缸，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和動力氣缸的一端分別通過所述固定通孔與所述固定安裝蓋相連；所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向套筒和導(dǎo)向軸，所述導(dǎo)向軸套接于所述導(dǎo)向套筒內(nèi)；所述中央控制組件電連接所述動力氣缸；本實(shí)用新型的恒力裝置通過結(jié)合模擬量定位氣缸傳感器、加速度傳感器和電控比例調(diào)壓閥，通過內(nèi)部算法，使得恒力裝置帶動工具與接觸面保持恒定的壓力提高了恒力裝置的動態(tài)響應(yīng)性能和穩(wěn)定性，使其具有較高的精度，實(shí)用性較強(qiáng)。
【專利說明】
一種用于機(jī)器人末端的恒力裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及拋光打磨行業(yè)自動化的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于機(jī)器人末端的恒力裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)機(jī)器人加工應(yīng)用場合當(dāng)中，例如拋光打磨過程，往往要求機(jī)器人在加工過程中對加工工件保持恒定的作用力使最終的工件加工效果滿足需求。針對國內(nèi)拋光打磨行業(yè)自動化領(lǐng)域，在拋光或者打磨工件的時(shí)候，恒力裝置通過連接機(jī)器人末端對加工件發(fā)生相應(yīng)的位移，恒力裝置在伸縮運(yùn)動過程中，裝置中內(nèi)部運(yùn)動原件在運(yùn)動的過程中存在摩擦力，摩擦力指的是恒力裝置運(yùn)動方向上面的力，摩擦力在整個(gè)工作過程中是不可忽視，而且機(jī)器人末端工具手法蘭與工件加工接觸面的壓力難以控制在一個(gè)恒定的值，致使拋光或者打磨之后的產(chǎn)品表面不夠平整、光滑。
[0003]國內(nèi)拋光打磨行業(yè)現(xiàn)有的恒力輸出裝置通常采用變頻器、驅(qū)動器，伺服電機(jī)和PLC控制系統(tǒng)來保持恒定輸出力，但是這類裝置(在考慮摩擦力的情況下)的響應(yīng)速度不快，穩(wěn)定性不高和精度不夠準(zhǔn)確，而且可應(yīng)用的范圍受到限制，造成通用性不強(qiáng)。有些企業(yè)采用直線音圈電機(jī)和傳感器裝置來保持恒定輸出力，但是在拋光打磨作業(yè)時(shí)所受扭矩比較大，現(xiàn)有的裝置機(jī)構(gòu)是難以承受如此大的扭矩。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于為了克服現(xiàn)有的機(jī)器人末端裝置難以實(shí)時(shí)輸出恒力、響應(yīng)速度不夠快、精度低、穩(wěn)定性差、通用性不強(qiáng)、無法承受較大扭矩等缺點(diǎn)，進(jìn)而提出一種通過調(diào)節(jié)氣壓閥門控制末端工具與接觸面保持恒定接觸力的恒力裝置及其控制方法。
[0005]為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種用于機(jī)器人末端的恒力裝置，包括動力氣缸、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、中央控制組件、固定安裝蓋和放置安裝蓋；
[0007]所述固定安裝蓋上設(shè)置有固定通孔，所述固定安裝蓋的下端設(shè)置有所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、中央控制組件和動力氣缸，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和動力氣缸的一端分別通過所述固定通孔與所述固定安裝蓋相連；
[0008]所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向套筒和導(dǎo)向軸，所述導(dǎo)向軸套接于所述導(dǎo)向套筒內(nèi)；所述中央控制組件電連接所述動力氣缸；
[0009]所述放置安裝蓋上設(shè)置有安裝通孔和夾套凹槽，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的另一端通過所述夾套凹槽與所述放置安裝蓋相連，所述動力氣缸的另一端通過所述安裝通孔與所述放置安裝蓋相連。
[0010]更進(jìn)一步地，所述中央控制組件包括加速度傳感器、模擬量定位氣缸傳感器、電控比例調(diào)壓閥、二位五通電磁閥、氣路接頭和電磁閥底座，所述電控比例調(diào)壓閥、二位五通電磁閥和氣路接頭分別設(shè)置于所述電磁閥底座上，所述加速度傳感器、模擬量定位氣缸傳感器和所述電磁閥底座均設(shè)置于所述固定安裝蓋的下端。
[0011]更進(jìn)一步地，還設(shè)置有浮動接頭，所述浮動接頭設(shè)置于所述動力氣缸的活塞桿的一端，所述浮動接頭通過所述安裝通孔與所述放置安裝蓋相連。
[0012]更進(jìn)一步地，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)還設(shè)置有花鍵母、花鍵擋塊、脹套和脹緊夾套，所述花鍵母套接所述導(dǎo)向軸，所述導(dǎo)向套筒套接所述花鍵母，所述導(dǎo)向軸的一端設(shè)置有所述花鍵擋塊，所述導(dǎo)向軸的另一端套接于所述脹緊夾套，所述脹緊夾套的外壁設(shè)置有脹套。
[0013]更進(jìn)一步地，所述中央控制組件還設(shè)置有底座安裝塊，所述電磁閥底座與底座安裝塊相連，所述底座安裝塊和模擬量定位氣缸傳感器分別通過所述固定通孔與所述固定安裝蓋相連，所述加速度傳感器設(shè)置于所述電控比例調(diào)壓閥的一側(cè)。
[0014]更進(jìn)一步地，還設(shè)置有氣管彎頭和排氣彎頭，所述固定安裝蓋的外壁設(shè)置有若干個(gè)連接通孔，所述氣管彎頭和排氣彎頭與所述連接通孔相連;所述導(dǎo)向套筒下端的外壁設(shè)置有嵌套件，所述動力氣缸通過所述嵌套件固定于所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的一側(cè)。
[0015]更具體地，還設(shè)置有蓋面法蘭和連接鋁蓋，所述蓋面法蘭設(shè)置于所述固定安裝蓋的上端，所述連接鋁蓋設(shè)置于所述放置安裝蓋的一端。
[0016]更具體地，還設(shè)置有防塵罩，所述防塵罩的兩端分別與所述固定安裝蓋和放置安裝蓋的一端相連。
[0017]—種根據(jù)上述權(quán)利要求所述的用于機(jī)器人末端的恒力裝置的控制方法，包括步驟如下:
[0018]步驟I:將恒力裝置安裝于機(jī)器人末端的蓋面法蘭上，加工工具安裝于所述恒力裝置的下端，機(jī)器人內(nèi)的控制系統(tǒng)設(shè)定末端的負(fù)載質(zhì)量為nu，恒定輸出力的目標(biāo)值為Fa，F(xiàn)a*恒力裝置輸出的拉力或者壓力；
[0019]步驟2:測量所述恒力裝置的姿態(tài)角度，所述姿態(tài)角度為恒力裝置的軸線與加工水平面的夾角，設(shè)定夾角為α;
[0020]步驟3:判斷?3是否大于O，判斷所述恒力裝置的動力氣缸的運(yùn)動方向；
[0021 ] 步驟4:通過內(nèi)部算法，根據(jù)公式為?￡1 = ?廣€+11^8；[11€[或？￡1 = ?1+€+11^8；[11€[，計(jì)算得出所述恒力裝置的輸出力為F1, HUg為末端負(fù)載所受到的重力;f為裝置運(yùn)動時(shí)所收到的摩擦力；
[0022]步驟5:根據(jù)輸出力F1的大小，通過二位五通電磁閥控制所述恒力裝置的動力氣缸的輸出方向；
[0023]步驟6:通過內(nèi)部算法，根據(jù)公式為P= Fi/S，計(jì)算得出所述恒力裝置內(nèi)部輸入氣缸的壓縮空氣壓力P，S為恒力裝置內(nèi)部氣缸活塞的受力面積;P為恒力裝置內(nèi)部輸入氣缸的壓縮空氣壓力；
[0024]步驟7:根據(jù)所述P的大小，通過電控比例調(diào)壓閥調(diào)整所述動力氣缸的氣壓值為P1=P，進(jìn)而測量末端的實(shí)際輸出力為F;
[0025]步驟8:所述機(jī)器人內(nèi)的控制系統(tǒng)對實(shí)際輸出力F與目標(biāo)值Fa進(jìn)行比較，判斷F-Fa=O是否成立，若F-Fa = O，則保持所述P輸出；若F-Fa#0，則執(zhí)行步驟2。
[0026]更進(jìn)一步地，步驟2中所述恒力裝置的姿態(tài)角度為加速度傳感器所測量，步驟3中所述恒力裝置的動力氣缸的運(yùn)動方向?yàn)槟M量定位氣缸傳感器所判斷；步驟7中末端的實(shí)際輸出力為F為恒力裝置的力傳感器所測量。
[0027]本實(shí)用新型的有益效果:1.本實(shí)用新型的恒力裝置通過結(jié)合模擬量定位氣缸傳感器、加速度傳感器和電控比例調(diào)壓閥，通過內(nèi)部算法，使得恒力裝置帶動工具(或工件)與接觸面保持恒定的壓力，同時(shí)動力氣缸的運(yùn)動隨之引起導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的聯(lián)動，從而對恒力裝置起到導(dǎo)向作用，保證了整體機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動，提高了恒力裝置的動態(tài)響應(yīng)性能和穩(wěn)定性，使其具有較高的精度，實(shí)用性較強(qiáng);2.通過設(shè)置有浮動接頭，使得所述動力氣缸和連接件能在允許的偏心范圍內(nèi)工作，大大消除誤差，實(shí)現(xiàn)柔性連接，從而保護(hù)設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，延長氣缸的使用壽命，使工作過程更為可靠；3.本實(shí)用新型的恒力裝置的控制方法精準(zhǔn)度高，靈敏度高，承受較大的扭矩，通過相關(guān)機(jī)械和電器元件便可能穩(wěn)定地輸出所需的恒力。
【附圖說明】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0029]圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的恒力裝置的結(jié)構(gòu)分解圖；
[0030]圖2是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的恒力裝置的整體結(jié)構(gòu)組裝圖(去防塵罩)；
[0031 ]圖3是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的恒力裝置的截面示意圖；
[0032]圖4是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的恒力裝置的截面示意圖；
[0033]圖5是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的恒力裝置的受力情況示意圖；
[0034]圖6是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的恒力裝置的受力情況示意圖；
[0035]圖7是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的恒力裝置的受力情況示意圖；
[0036]圖8是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的恒力裝置的受力情況示意圖；
[0037]圖9是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的恒力裝置的控制流程圖。
[0038]其中:固定安裝蓋1、氣管彎頭12、排氣彎頭13、放置安裝蓋2、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3、導(dǎo)向套筒31、花鍵母32、導(dǎo)向軸33、花鍵擋塊34、脹套35、脹緊夾套36、嵌套件37、加速度傳感器41、模擬量定位氣缸傳感器42、電控比例調(diào)壓閥43、二位五通電磁閥44、氣路接頭45、電磁閥底座46、底座安裝塊47、動力氣缸5、浮動接頭51、蓋面法蘭6、防塵罩7、連接鋁蓋8、恒力裝置9。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖并通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0040]一種用于機(jī)器人末端的恒力裝置，如圖1-4所示，其特征在于:包括動力氣缸5、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3、中央控制組件、固定安裝蓋I和放置安裝蓋2;
[0041]所述固定安裝蓋I上設(shè)置有固定通孔，所述固定安裝蓋I的下端設(shè)置有所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3、中央控制組件和動力氣缸5，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3和動力氣缸5的一端分別通過所述固定通孔與所述固定安裝蓋I相連；
[0042]所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3包括導(dǎo)向套筒31和導(dǎo)向軸33，所述導(dǎo)向軸33套接于所述導(dǎo)向套筒31內(nèi)；所述中央控制組件電連接所述動力氣缸5;
[0043]所述放置安裝蓋2上設(shè)置有安裝通孔和夾套凹槽，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3的另一端通過所述夾套凹槽與所述放置安裝蓋2相連，所述動力氣缸5的另一端通過所述安裝通孔與所述放置安裝蓋2相連。
[0044]更進(jìn)一步地，所述中央控制組件包括加速度傳感器41、模擬量定位氣缸傳感器42、電控比例調(diào)壓閥43、二位五通電磁閥44、氣路接頭45和電磁閥底座46，所述電控比例調(diào)壓閥43、二位五通電磁閥44和氣路接頭45分別設(shè)置于所述電磁閥底座46上，所述加速度傳感器41、模擬量定位氣缸傳感器42、所述電磁閥底座46均設(shè)置于所述固定安裝蓋I的下端。
[0045]當(dāng)恒力裝置工作時(shí)，當(dāng)所述中央控制組件的所述模擬量定位氣缸傳感器42檢測到所述動力氣缸5的運(yùn)動方向時(shí)，結(jié)合所述模擬量定位氣缸傳感器42、所述加速度傳感器41和所述電控比例調(diào)壓閥43，通過內(nèi)部算法，使得恒力裝置帶動工具(或工件)與接觸面保持恒定的壓力F，同時(shí)當(dāng)所述動力氣缸5運(yùn)動隨之引起所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3的聯(lián)動，帶動所述導(dǎo)向軸33進(jìn)行軸向運(yùn)動，從而對所述恒力裝置起到導(dǎo)向作用，保證了整體機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動。通過上述設(shè)置的機(jī)械和電氣元件，提高了恒力裝置的動態(tài)響應(yīng)性能和穩(wěn)定性，使其具有較高的精度，并且氣缸的行程可根據(jù)用戶的需要進(jìn)行調(diào)整，因此所述恒力裝置實(shí)用性強(qiáng)。
[0046]更進(jìn)一步地，還設(shè)置有浮動接頭51，所述浮動接頭51設(shè)置于所述動力氣缸5的氣缸活塞桿的一端，所述浮動接頭51通過所述安裝通孔與所述放置安裝蓋2相連。所述放置安裝蓋2上設(shè)置有與所述浮動接頭51螺紋相應(yīng)的所述安裝通孔，所述浮動接頭51的一端直接擰緊在所述放置安裝蓋2上。所述浮動接頭51的另一端與所述動力活塞桿52通過螺紋連接，使得所述動力氣缸5和連接件能在允許的偏心范圍內(nèi)工作，大大消除誤差，實(shí)現(xiàn)柔性連接，從而保護(hù)相關(guān)部件及使設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，延長所述動力氣缸5的使用壽命，使工作過程更為可
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[0047]更進(jìn)一步地，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3還設(shè)置有花鍵母32、花鍵擋塊34、脹套35和脹緊夾套36，所述花鍵母32套接所述導(dǎo)向軸33，所述導(dǎo)向套筒31套接所述花鍵母32，所述導(dǎo)向軸33的一端設(shè)置有所述花鍵擋塊34，所述導(dǎo)向軸33的另一端套接于所述脹緊夾套36，所述脹緊夾套36的外壁設(shè)置有脹套35。
[0048]首先，所述花鍵擋塊34為圓柱型，軸心打通孔，所述花鍵擋塊34的外徑大于所述花鍵母32的內(nèi)徑，并通過螺釘與所述導(dǎo)向軸33所固定，從而防止所述導(dǎo)向軸33從所述花鍵母32中脫落;其次，所述放置安裝蓋2上銑有與所述脹緊夾套36的直徑和厚度都相同的所述夾套凹槽，所述脹緊夾套36套嵌于所述放置安裝蓋2的所述夾套凹槽中，同時(shí)所述脹緊夾套36與所述導(dǎo)向軸33下端的圓柱面通過所述脹套35以高強(qiáng)度的螺釘進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)無鍵連接；最后，滾珠花鍵組件的剛性和抗扭轉(zhuǎn)性能較好，能承受大重量的彎扭矩；因此采用所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中的所述導(dǎo)向套筒31、花鍵母32、導(dǎo)向軸33與脹緊夾套36等組件能保證恒力裝置保持直線運(yùn)動。
[0049]更進(jìn)一步地，所述中央控制組件還設(shè)置有底座安裝塊47，所述電磁閥底座46與底座安裝塊47相連，所述底座安裝塊47和模擬量定位氣缸傳感器42分別通過所述固定通孔與所述固定安裝蓋I相連，所述加速度傳感器41設(shè)置于所述電控比例調(diào)壓閥43的一側(cè)。
[0050]所述電磁閥底座46內(nèi)有多路的氣路，用于與所述電控比例調(diào)壓閥43和二位五通電磁閥44相連;所述電控比例調(diào)壓閥43用于輸出恒定的氣壓和控制氣缸輸出力的大小;所述二位五通電磁閥44用于控制氣缸輸出力的方向(可正可負(fù))；所述加速度傳感器41用于測量恒力裝置的姿態(tài)角度，結(jié)合姿態(tài)和恒力裝置、工具等的重力，由內(nèi)部算法可得恒力裝置(氣缸)實(shí)際所需輸出的恒力值，再將恒力值以電壓信號的方式作用于所述電控比例調(diào)壓閥43。
[0051]所述模擬量定位氣缸傳感器42貼著所述動力氣缸5的外壁，卡套在一個(gè)鈑金片槽(圖中未標(biāo)示)里面，鈑金片槽貼在所述導(dǎo)向套筒31上，再以電信號的方式控制所述二位五通電磁閥44的通氣方向，進(jìn)而控制氣缸輸出力的方向；所述固定安裝蓋I上設(shè)置有若個(gè)通孔，用于安放電線，所述電線用于控制信號的傳輸;所述氣路接頭45設(shè)置有三個(gè)，分別安裝在所述電磁閥底座46上，與所述電磁閥底座46內(nèi)部的氣路相連。
[0052]其中，動力氣體是由外部的氣栗提供，所述氣源通過所述氣管彎頭12，經(jīng)內(nèi)部氣管后，進(jìn)入第一個(gè)所述氣路接頭45，再進(jìn)入所述電磁閥底座46的內(nèi)部氣路，進(jìn)入安裝在所述電磁閥底座46上的所述電控比例調(diào)壓閥43，再流回所述電磁閥底座46的內(nèi)部氣路，進(jìn)入安裝在所述電磁閥底座46上所述二位五通電磁閥44的進(jìn)氣口，再從所述二位五通電磁閥44的出氣口流回所述電磁閥底座46的內(nèi)部氣路，再流出第二個(gè)所述氣路接頭45(或第三個(gè)所述氣路接頭45，這由所述二位五通電磁閥44的通氣方向決定)，再通過氣管接入所述動力氣缸5的氣缸接頭54，通過內(nèi)部算法、反復(fù)傳遞和感應(yīng)調(diào)節(jié)來控制輸出氣缸所需力的大小，從而控制流入所述氣缸接頭54的氣體量，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動所述恒力裝置保持恒定力進(jìn)行運(yùn)動作業(yè)。
[0053]更進(jìn)一步地，還設(shè)置有氣管彎頭12和排氣彎頭13，所述固定安裝蓋I的外壁設(shè)置有若干個(gè)連接通孔，所述氣管彎頭12和排氣彎頭13與所述連接通孔相連;所述導(dǎo)向套筒31下端的外壁設(shè)置有嵌套件37，所述動力氣缸5通過所述嵌套件37固定于所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3的一側(cè)，所述嵌套件37對所述動力氣缸5起到穩(wěn)固定位的作用。
[0054]所述氣管彎頭12是用于內(nèi)部氣動元件的外部接頭，所述排氣彎頭13設(shè)置為兩個(gè)，所述排氣彎頭13用于排出防塵罩內(nèi)部氣動元件的氣體，所述防塵罩7能隨機(jī)構(gòu)的聯(lián)動而伸縮，所述防塵罩7內(nèi)的氣體通過所述排氣彎頭13排到大氣中，使內(nèi)部氣壓和大氣壓保持一致。
[0055]更具體地，還設(shè)置有蓋面法蘭6和連接鋁蓋8，所述蓋面法蘭6設(shè)置于所述固定安裝蓋I的上端，所述連接鋁蓋8設(shè)置于所述放置安裝蓋2的一端。所述蓋面法蘭6上設(shè)置有安裝通孔，用于與機(jī)器人末端通過螺釘相連接，起到連接固定機(jī)器人的作用。所述連接鋁蓋8上設(shè)置有與所述放置安裝蓋2上螺紋孔相對應(yīng)的沉孔，通過螺釘將兩者固定相連，所述連接鋁蓋8上還設(shè)置有與工具相對應(yīng)的螺紋孔和銷孔，用于連接工具。
[0056]更進(jìn)一步地，還設(shè)置有防塵罩7，所述防塵罩7的兩端分別與所述固定安裝蓋I和放置安裝蓋2的一端相連。所述防塵罩7由彈簧和帆布組成，所述帆布包裹于所述彈簧上，當(dāng)輸出力比較小時(shí)，所述彈簧將會回彈，所述防塵罩7將動力氣缸5、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3、中央控制組件等罩在其中，能隨所述氣缸機(jī)構(gòu)5中的動力活塞桿52動作而伸縮，所述防塵罩7主要起防塵作用。
[0057]一種根據(jù)上述權(quán)利要求的用于機(jī)器人末端的恒力裝置的控制方法，如圖9所示，包括步驟如下:
[0058]步驟1:將恒力裝置安裝于機(jī)器人末端的蓋面法蘭上，加工工具安裝于所述恒力裝置的下端，機(jī)器人內(nèi)的控制系統(tǒng)設(shè)定末端的負(fù)載質(zhì)量為nu，恒定輸出力的目標(biāo)值為Fa，F(xiàn)a*恒力裝置輸出的拉力或者壓力；
[0059]步驟2:測量所述恒力裝置的姿態(tài)角度，所述姿態(tài)角度為恒力裝置的軸線與加工水平面的夾角，設(shè)定夾角為α ;
[0060]步驟3:判斷?3是否大于O，判斷所述恒力裝置的動力氣缸的運(yùn)動方向；
[0061 ] 步驟4:通過內(nèi)部算法，根據(jù)公式為?￡1 = ?廣€+11^8；[11€[或？￡1 = ?1+€+11^8；[11€[，計(jì)算得出所述恒力裝置的輸出力為F1, HUg為末端負(fù)載所受到的重力;f為裝置運(yùn)動時(shí)所收到的摩擦力；
[0062]步驟5:根據(jù)輸出力F1的大小，通過二位五通電磁閥控制所述恒力裝置的動力氣缸的輸出方向；
[0063]步驟6:通過內(nèi)部算法，根據(jù)公式為P= Fi/S，計(jì)算得出所述恒力裝置內(nèi)部輸入氣缸的壓縮空氣壓力P，S為恒力裝置內(nèi)部氣缸活塞的受力面積;P為恒力裝置內(nèi)部輸入氣缸的壓縮空氣壓力；
[0064]步驟7:根據(jù)所述P的大小，通過電控比例調(diào)壓閥調(diào)整所述動力氣缸的氣壓值為P1=P，進(jìn)而測量末端的實(shí)際輸出力為F;
[0065]步驟8:所述機(jī)器人內(nèi)的控制系統(tǒng)對實(shí)際輸出力F與目標(biāo)值Fa進(jìn)行比較，判斷F-Fa=O是否成立，若F-Fa = O，則保持所述P輸出；若F-Fa#0，則執(zhí)行步驟2。
[0066]更進(jìn)一步地，步驟2中所述恒力裝置的姿態(tài)角度為加速度傳感器所測量，步驟3中所述恒力裝置的動力氣缸的運(yùn)動方向?yàn)槟M量定位氣缸傳感器所判斷；步驟7中末端的實(shí)際輸出力為F為恒力裝置的力傳感器所測量。
[0067]加速度傳感器是能感受加速度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器，加速度傳感器可以幫助機(jī)器人了解它身處的環(huán)境，通過所述加速度傳感器測量恒力裝置的姿態(tài)角度，以便于控制恒力裝置的擺動角度和扭矩范圍，靈敏高效。
[0068]當(dāng)恒力裝置工作時(shí)，根據(jù)作業(yè)所需接觸面壓力，當(dāng)恒力裝置帶動工具(或工件)接觸到外界表面時(shí)，機(jī)器人末端和恒力裝置之間存在摩擦力，所述摩擦力難以為消除，考慮摩擦力的情況下，機(jī)器人內(nèi)的控制系統(tǒng)設(shè)定末端的負(fù)載質(zhì)量為nu，恒定輸出力的目標(biāo)值為Fa，F(xiàn)a為恒力裝置輸出的拉力或者壓力;所述恒力裝置的姿態(tài)角度為恒力裝置的軸線與加工水平面的夾角，設(shè)定夾角為α，所述恒力裝置在不同的姿態(tài)下，可通過所述加速度傳感器測量出此時(shí)恒力裝置的姿態(tài)角度α。
[0069]假定沿恒力裝置軸線，收縮方向?yàn)榱Φ恼较?，根?jù)裝置的運(yùn)動情況和目標(biāo)值Fa的大小，出現(xiàn)以下四種工作情況:
[0070]情況一:
[0071 ]假設(shè)設(shè)定的目標(biāo)值Fa大于O，即恒力裝置輸出的拉力，此時(shí)所述模擬量定位氣缸傳感器判斷所述恒力裝置的動力氣缸的運(yùn)動方向，判斷得出動力氣缸的運(yùn)動方向與恒力裝置的拉力方向相反，即恒力裝置朝收縮方向運(yùn)動，則裝置受力情況:
[0072]如圖5所示，由于摩擦力的存在，通過內(nèi)部算法，根據(jù)公式為Fa= F1-f+migsina，計(jì)算得出所述恒力裝置的輸出力為F1, nug為末端負(fù)載所受到的重力;f為裝置運(yùn)動時(shí)所收到的摩擦力；
[0073]此時(shí)，根據(jù)受力分析可知:Fi =migsina+Fa+f ；根據(jù)輸出力Fi的大小，通過二位五通電磁閥控制所述恒力裝置的動力氣缸的輸出方向，具體為，若輸出力F1大于0，通過電信號控制所述二位五通電磁閥44氣閥的開關(guān)實(shí)現(xiàn)動力氣缸的輸出方向進(jìn)行不換向；若輸出力Fi不大于O，則動力氣缸的輸出方向進(jìn)行換向。
[0074]情況二:
[0075]假設(shè)設(shè)定的目標(biāo)值Fa大于O，即恒力裝置輸出的拉力，此時(shí)所述模擬量定位氣缸傳感器判斷所述恒力裝置的動力氣缸的運(yùn)動方向，判斷得出動力氣缸的運(yùn)動方向與恒力裝置的拉力方向一致，即恒力裝置朝收縮方向反向運(yùn)動，則裝置受力情況:
[0076]如圖6所示，由于摩擦力的存在，通過內(nèi)部算法，根據(jù)公式為Fa= F1-migsina+f，計(jì)算得出所述恒力裝置的輸出力為F1, HHg為末端負(fù)載所受到的重力;f為裝置運(yùn)動時(shí)所收到的摩擦力；
[0077]此時(shí)，根據(jù)受力分析可知:Fi =migsina+Fa-f ；根據(jù)輸出力Fi的大小，通過二位五通電磁閥控制所述恒力裝置的動力氣缸的輸出方向，具體為，若輸出力F1大于O，通過電信號控制所述二位五通電磁閥44氣閥的開關(guān)實(shí)現(xiàn)動力氣缸的輸出方向進(jìn)行不換向；若輸出力Fi不大于O，則動力氣缸的輸出方向進(jìn)行換向。
[0078]情況三:
[0079]假設(shè)設(shè)定的目標(biāo)值Fa小于或等于0，即恒力裝置輸出的壓力，此時(shí)所述模擬量定位氣缸傳感器判斷所述恒力裝置的動力氣缸的運(yùn)動方向，判斷得出動力氣缸的運(yùn)動方向與恒力裝置的拉力方向相反，即恒力裝置朝收縮方向運(yùn)動，則裝置受力情況:
[0080]如圖7所示，由于摩擦力的存在，通過內(nèi)部算法，根據(jù)公式為Fa= Fi_f-migsina，計(jì)算得出所述恒力裝置的輸出力為F1, nug為末端負(fù)載所受到的重力;f為裝置運(yùn)動時(shí)所收到的摩擦力；
[0081 ] 此時(shí)，根據(jù)受力分析可知:Fi =migsina+f+Fa；根據(jù)輸出力Fi的大小，通過二位五通電磁閥控制所述恒力裝置的動力氣缸的輸出方向，具體為，若輸出力F1大于0，通過電信號控制所述二位五通電磁閥44氣閥的開關(guān)實(shí)現(xiàn)動力氣缸的輸出方向進(jìn)行換向；若輸出力Fi不大于O，則動力氣缸的輸出方向進(jìn)行不換向。
[0082]情況四:
[0083]假設(shè)設(shè)定的目標(biāo)值Fa小于或等于0，即恒力裝置輸出的壓力，此時(shí)所述模擬量定位氣缸傳感器判斷所述恒力裝置的動力氣缸的運(yùn)動方向，判斷得出動力氣缸的運(yùn)動方向與恒力裝置的拉力方向一致，即恒力裝置朝收縮方向反向運(yùn)動，則裝置受力情況:
[0084]如圖8所示，由于摩擦力的存在，通過內(nèi)部算法，根據(jù)公式為Fa= Fi_f-migsina，計(jì)算得出所述恒力裝置的輸出力為F1, nug為末端負(fù)載所受到的重力;f為裝置運(yùn)動時(shí)所收到的摩擦力；
[0085]此時(shí)，根據(jù)受力分析可知:Fi =migsina-f+Fa；根據(jù)輸出力Fi的大小，通過二位五通電磁閥控制所述恒力裝置的動力氣缸的輸出方向，具體為，若輸出力F1大于0，通過電信號控制所述二位五通電磁閥44氣閥的開關(guān)實(shí)現(xiàn)動力氣缸的輸出方向進(jìn)行換向；若輸出力Fi不大于O，則動力氣缸的輸出方向進(jìn)行不換向。
[0086]控制系統(tǒng)根據(jù)上述四種受力情況來控制動力氣缸的輸出方向，同時(shí)，根據(jù)動力氣缸的受力特性，可知= F1 = P-S,根據(jù)公式為P = FVS,計(jì)算得出所述恒力裝置內(nèi)部輸入氣缸的壓縮空氣壓力P，S為恒力裝置內(nèi)部氣缸活塞的受力面積;P為恒力裝置內(nèi)部輸入氣缸的壓縮空氣壓力；
[0087]根據(jù)所述P的大小，通過電控比例調(diào)壓閥調(diào)節(jié)輸入所述動力氣缸的壓縮空氣的氣壓值為P1 = P,控制所述動力氣缸輸出的力，此時(shí)所述恒力裝置的動力氣缸一側(cè)設(shè)置有力傳感器，通過所述力傳感器測量得出末端實(shí)際輸出力為F并把信號發(fā)送給機(jī)器人內(nèi)部的控制系統(tǒng)。
[0088]所述控制系統(tǒng)對實(shí)際輸出力F與目標(biāo)值Fa進(jìn)行比較，判斷F-Fa= O是否成立，若F-Fa=O，則保持所述P輸出;若F-Fa^O，則執(zhí)行步驟2，重新進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。
[0089]以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本實(shí)用新型的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本實(shí)用新型的原理，而不能以任何方式解釋為對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本實(shí)用新型的其它【具體實(shí)施方式】，這些方式都將落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于機(jī)器人末端的恒力裝置，其特征在于:包括動力氣缸、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、中央控制組件、固定安裝蓋和放置安裝蓋； 所述固定安裝蓋上設(shè)置有固定通孔，所述固定安裝蓋的下端設(shè)置有所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、中央控制組件和動力氣缸，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和動力氣缸的一端分別通過所述固定通孔與所述固定安裝蓋相連； 所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向套筒和導(dǎo)向軸，所述導(dǎo)向軸套接于所述導(dǎo)向套筒內(nèi)；所述中央控制組件電連接所述動力氣缸； 所述放置安裝蓋上設(shè)置有安裝通孔和夾套凹槽，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的另一端通過所述夾套凹槽與所述放置安裝蓋相連，所述動力氣缸的另一端通過所述安裝通孔與所述放置安裝蓋相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機(jī)器人末端的恒力裝置，其特征在于:所述中央控制組件包括加速度傳感器、模擬量定位氣缸傳感器、電控比例調(diào)壓閥、二位五通電磁閥、氣路接頭和電磁閥底座，所述電控比例調(diào)壓閥、二位五通電磁閥和氣路接頭分別設(shè)置于所述電磁閥底座上，所述加速度傳感器、模擬量定位氣缸傳感器和所述電磁閥底座均設(shè)置于所述固定安裝蓋的下端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機(jī)器人末端的恒力裝置，其特征在于:還設(shè)置有浮動接頭，所述浮動接頭設(shè)置于所述動力氣缸的活塞桿的一端，所述浮動接頭通過所述安裝通孔與所述放置安裝蓋相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機(jī)器人末端的恒力裝置，其特征在于:所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)還設(shè)置有花鍵母、花鍵擋塊、脹套和脹緊夾套，所述花鍵母套接所述導(dǎo)向軸，所述導(dǎo)向套筒套接所述花鍵母，所述導(dǎo)向軸的一端設(shè)置有所述花鍵擋塊，所述導(dǎo)向軸的另一端套接于所述脹緊夾套，所述脹緊夾套的外壁設(shè)置有脹套。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于機(jī)器人末端的恒力裝置，其特征在于:所述中央控制組件還設(shè)置有底座安裝塊，所述電磁閥底座與底座安裝塊相連，所述底座安裝塊和模擬量定位氣缸傳感器分別通過所述固定通孔與所述固定安裝蓋相連，所述加速度傳感器設(shè)置于所述電控比例調(diào)壓閥的一側(cè)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機(jī)器人末端的恒力裝置，其特征在于:還設(shè)置有氣管彎頭和排氣彎頭，所述固定安裝蓋的外壁設(shè)置有若干個(gè)連接通孔，所述氣管彎頭和排氣彎頭與所述連接通孔相連;所述導(dǎo)向套筒下端的外壁設(shè)置有嵌套件，所述動力氣缸通過所述嵌套件固定于所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的一側(cè)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機(jī)器人末端的恒力裝置，其特征在于:還設(shè)置有蓋面法蘭和連接鋁蓋，所述蓋面法蘭設(shè)置于所述固定安裝蓋的上端，所述連接鋁蓋設(shè)置于所述放置安裝蓋的一端。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機(jī)器人末端的恒力裝置，其特征在于:還設(shè)置有防塵罩，所述防塵罩的兩端分別與所述固定安裝蓋和放置安裝蓋的一端相連。
【文檔編號】B25J11/00GK205660724SQ201620401541
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】溫濤, 何文俊
【申請人】佛山市新鵬機(jī)器人技術(shù)有限公司