[发明专利]一种基于力反馈的主动补偿抑振系统

说明书

技术领域

本发明涉及运动补偿技术领域，尤其是一种基于力反馈的主动补偿抑振系统。

背景技术

长悬臂结构系统刚度低，当受到外界(低频)扰动或自身搭载设备产生的一些低频振动时，容易诱发长悬臂系统的振动。当此类悬臂系统应用在对位姿(即位置和姿态)精度要求很高的场所(um量级)，单纯采用改变材料和结构设计的被动振动抑制方法无法满足悬臂系统对高精度位姿定位的要求时，就需要建立末端位姿补偿平台，采用主动控制方法对悬臂末端振动进行位姿补偿。

针对大负载、长悬臂、多扰动、复杂环境(真空)条件下的高精密位姿调整系统，为了减小外界扰动的影响，提高悬臂末端的定位精度，现行的方案主要有采用被动控制的振动抑制方法，即通过改变悬臂材料和悬臂系统的结构设计方法，提高系统的刚度，抑制振动扰动对悬臂系统定位精度的影响。

上述基于被动扰动控制的设计方法存在设计过程复杂，对材料特性要求高、加工周期长，生产成本高，检验测试难度大，并且每个产品设计都针对专用使用环境和使用用途，不具有通用性，难以满足复杂条件下的高稳定、高精度的要求，同时，对于不同环境的适应性也不是很好。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的缺陷，本发明提出一种基于力反馈的主动补偿抑振系统，该系统采用主动位姿补偿技术，通过检测采集外界可以表征扰动影响的特征信号，并对反馈信号进行综合处理，预测出受扰后悬臂系统末端的位姿的变化量，再控制运动平台对位姿的偏差进行相应的逆向补偿，即可保证目标的位姿满足需求。

本发明提出的一种基于力反馈的主动补偿抑振系统包括：长悬臂、多维力觉检测系统、并联多自由度运动平台、转接钟罩和检测块，其中：

所述长悬臂为高刚度中空管状结构，其一端为细牙外螺纹，用于与连接有振动模拟系统的连接装置进行连接，另一端焊接一个用于连接所述多维力觉检测系统的连接圆盘；

所述连接圆盘的外表面开设有多个铰制孔，所述铰制孔的表面开有同心沉孔，所述铰制孔的开孔位置与所述多维力觉检测系统的连接板的开孔位置相同，用来将所述连接圆盘与所述多维力觉检测系统进行连接；

所述多维力觉检测系统包括前连接板8，后连接板10和多维力/力矩传感器9，用于感知和检测振动模拟系统产生的振动的影响；所述前连接板8的一面与多维力/力矩传感器9的一面通过螺钉连接在一起，所述后连接板10的一面与多维力/力矩传感器9的另一面通过螺钉连接在一起；所述前连接板8和所述后连接板10连接所述多维力/力矩传感器9的一面的中心均加工有一个小的圆形凸台，凸台上沿圆周方向均布开有通孔，所述通孔的位置与所述多维力/力矩传感器9的安装孔的位置相对应；

所述前连接板8和所述后连接板10远离所述多维力/力矩传感器9的一面的中心加工有一个较大的圆形沉孔，以减轻连接板的质量，以及隐藏连接螺钉的头部；

所述前连接板8和所述后连接板10远离所述多维力/力矩传感器9的一面在沉孔与连接板外圆之间的环带上沿圆周方向均布开有通孔，用于与所述长悬臂的连接圆盘和所述并联多自由度平台的静平台连接，通孔的位置与需要连接的其它器件的安装孔的位置相对应；

所述并联多自由度运动平台用于沿着运动轴进行不同自由度的平动和旋转，其包括动平台4、多条伸缩杆5、多对铰链6和静平台7，其中，所述伸缩杆5和铰链6的数量相同，每条伸缩杆5和与其连接的一对铰链6构成一套运动驱动装置，所述伸缩杆5与所述动平台4和所述静平台7均通过铰链6进行连接，通过多套伸缩杆5和铰链6组成的运动驱动装置的对称连接，将静平台7和动平台4连接在一起；

所述转接钟罩的主体为一圆锥形中空结构，用于将所述并联多自由度运动平台和所述检测块连接到一起；

所述检测块为一底端为圆柱顶端为长方体的结构，用来与所述连接钟罩进行连接，并配合检测仪器对所述检测块进行末端定位检测；

所述主动补偿抑振系统工作时，通过所述多维力/力矩传感器9将振动模拟系统在多个自由度上产生的振动扰动的特征反应出来；再通过多维力/力矩传感器9检测到的力/力矩特性与振动模拟系统产生的振动之间的关系获得振动扰动在各自由度上分量的特性；控制所述并联多自由度平台对检测到的振动扰动做逆向补偿，即可抑制和消减振动的影响，将末端检测块的定位精度控制在许可的范围内。

本发明在提高系统性能的前提下，极大的简化了设计过程，降低了材料特性的要求、提高了系统的定位精度，另外还缩短了工作周期，降低了各种成本及设计不满足要求后多次重复设计制造安装调试等不必要的开销。

附图说明