[发明专利]一种智能夹持装置及其主动控制方法有效
| 申请号： | 201710861415.1 | 申请日： | 2017-09-21 |
| 公开（公告）号： | CN107479404B | 公开（公告）日： | 2018-07-03 |
| 发明（设计）人： | 穆罕默德·卡西姆;杨智春;谷迎松;贺顺 | 申请（专利权）人： | 西北工业大学 |
| 主分类号： | G05B17/02 | 分类号： | G05B17/02;B25B11/00 |
| 代理公司： | 西北工业大学专利中心 61204 | 代理人： | 陈星 |
| 地址： | 710072 *** | 国省代码： | 陕西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 夹持装置 夹持爪 夹持 主动控制 夹持力 智能 变化曲线 可设计性 实际需求 压电控制 智能调节 接触点 旋转环 变形 灵活 | ||
1.一种智能夹持装置的主动控制方法，其特征在于：所述智能夹持装置包括外侧旋转环和三个内侧夹持爪；
所述外侧旋转环为内齿环，且能够在驱动装置作用下绕自身轴线以角速度ω转动；
所述内侧夹持爪由外齿轮、夹持板和MFC压电片组成；所述夹持板固定在外齿轮的一个齿上，且夹持板所在平面过外齿轮中心轴线；所述MFC压电片贴在所述夹持板上；三个内侧夹持爪的外齿轮分别与外侧旋转环的内齿啮合，且沿外侧旋转环圆周方向均匀分布，当外侧旋转环绕自身轴线转动时，能够带动三个外齿轮绕各自固定的中心轴线转动；且三个夹持板的指向沿同一时针方向；
方法包括以下步骤：
步骤1：根据外侧旋转环的旋转速度ω，以及外侧旋转环内齿与内侧夹持爪外齿轮的传动比，计算得到开环控制线性变形wl；
步骤2：利用最大变形wg根据公式得到归一化后的开环控制线性变形
步骤3：利用步骤2得到的归一化后的开环控制线性变形根据设计的归一化等效夹持力-变形曲线，计算得到归一化的目标等效夹持力
步骤4：利用最大等效夹持力Fg根据公式得到目标等效夹持力Ft；
步骤5：根据公式Ft＝kl(wl-kMFCV)反求得到MFC压电片的控制电压V，其中kl表示等效刚度，kMFC表示MFC压电片的变形-电压系数。
2.根据权利要求1所述一种智能夹持装置的主动控制方法，其特征在于：归一化等效夹持力-变形曲线方程为：
其中σ表示控制目标曲线斜率的参数。
3.一种智能夹持装置的主动控制方法，其特征在于：所述智能夹持装置包括外侧旋转环和三个内侧夹持爪；
所述外侧旋转环为内齿环，且能够在驱动装置作用下绕自身轴线以角速度ω转动；
所述内侧夹持爪由外齿轮、夹持板和MFC压电片组成；所述夹持板固定在外齿轮的一个齿上，且夹持板所在平面过外齿轮中心轴线；所述MFC压电片贴在所述夹持板上；三个内侧夹持爪的外齿轮分别与外侧旋转环的内齿啮合，且沿外侧旋转环圆周方向均匀分布，当外侧旋转环绕自身轴线转动时，能够带动三个外齿轮绕各自固定的中心轴线转动；且三个夹持板的指向沿同一时针方向；
方法包括以下步骤：
步骤1：根据外侧旋转环的旋转速度ω，以及外侧旋转环内齿与内侧夹持爪外齿轮的传动比，计算得到开环控制线性变形wl；
步骤2：利用最大变形wg根据公式得到归一化后的开环控制线性变形
步骤3：利用步骤2得到的归一化后的开环控制线性变形根据设计的归一化等效夹持力-变形曲线，计算得到归一化的目标等效夹持力
步骤4：利用最大等效夹持力Fg根据公式得到目标等效夹持力Ft；
步骤5：根据传感器实际测量得到的夹持板与被夹持对象接触点的变形w，以及等效刚度kl，利用公式Fr＝klw计算得到等效恢复力Fr，
步骤6：利用PID控制器补偿Ft和Fr之间的误差得到MFC压电片的控制电压V。
4.根据权利要求3所述一种智能夹持装置的主动控制方法，其特征在于：归一化等效夹持力-变形曲线方程为：
其中σ表示控制目标曲线斜率的参数。
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