[发明专利]一种研抛机器人的腕关节

说明书

本发明公开了一种研抛机器人的关节，特别是一种研抛机器人的腕关节，包括一个主要由一个多维力传感器、一个倾角传感器、一个控制器、四个伺服气缸、一个空压机、一个电机安装座和四个摆杆组成的力位控制装置；其中，所述控制器用于接收研抛过程中多维力传感器测量的四个伺服气缸施加在电机安装座上的合力以及倾角传感器测量的电机安装座的位姿，根据所更新的电机安装座的位姿作为反馈对腕关节进行柔顺控制，调节四个伺服气缸施加在电机安装座上的合力以及电机安装座的位姿。本发明适合在研抛机器人上结合使用，可以实现力和位移较高精度的控制以及对研抛头位姿的调整，达到柔顺控制的目的，特别适合于复杂曲面的研抛加工。

技术领域

本发明涉及一种研抛机器人的关节，特别是一种研抛机器人的腕关节。

背景技术

目前在以机器人等自动化装备代替手工劳动实现曲面研抛作业的柔顺控制中，通过在其末端执行器安装弹簧、阻尼等被动柔顺结构并且采用位姿自适应曲面方式以实现柔顺控制的做法较为普遍。这种力/位混合控制方法是一种时变的强耦合性和高度非线性弱化的策略，实现位移-位姿-力的控制非常困难而且精度较低、控制不平稳，且对于加工复杂曲面的位姿无法主动控制，不能解决研抛加工时要求的产生任意力的高柔性和机器人本身在操作时的位置和结构的高刚度之间的矛盾。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种腕关节，其适合在研抛机器人上结合使用，可以实现力和位移较高精度的控制以及对研抛头位姿的调整，达到柔顺控制的目的，特别适合于复杂曲面的研抛加工。

为了实现上述目的，本发明所设计的一种研抛机器人的腕关节，其包括：

一个管状的基座，其侧壁上设有绕着中心线均匀环布的四个槽体，四个

槽体均邻近基座的第一端部，且延伸方向均与基座的中心线保持平行；在第二端部的外侧设有一个法兰盘，且与第二端部相固定；所述基座上形成一个内存储设定气压值的压缩空气的储存腔室，且邻近基座的第二端部；

一个力位控制装置，其包括一个多维力传感器、一个倾角传感器、一个控制器、四个伺服气缸、一个空压机、一个电机安装座和四个摆杆；

其中，电机安装座位于基座的管腔内，且通过球形的表面与四个槽体相配合；四个摆杆与基座上的四个槽体逐一对应，且均贯穿其对应的槽体，每个摆杆均仅限于在其对应的槽体内自转以及沿着该槽体的延伸方向往复移动；四个伺服气缸环布于基座的四周，且基座上的压缩空气储存腔室通过独立的第一气路分别为四个伺服气缸供气；每个伺服气缸的气缸座均铰接至法兰盘上，气缸杆则在基座的轴向上均可实现伸缩，且在背离气缸座的端部均安装一个第二铰接座；在四个第二铰接座上均通过一个铰接轴安装一个轴承安装座；在四个轴承安装座内均设有一个轴承，且与四个摆杆逐一对应；每个轴承的轴承外圈均与其对应的轴承安装座固定，且中心线均与其对应的铰接轴垂直；每个摆杆的一侧端部均与电机安装座固定，另一侧端部则均贯穿其对应的轴承，且均与轴承内圈固定；一个多维力传感器和一个倾角传感器均固定至电机安装座上，并与控制器分别电连接，一个控制器与四个伺服气缸的气动伺服阀均电连接，一个空压机通过第二气路为压缩空气储存腔室供气；

以及，一个电机，其固定至电机安装座上，且电机轴沿着基座的轴向延伸出基座；在电机轴的端部上安装一个三爪卡头；

其中，所述控制器用于接收研抛过程中多维力传感器测量的四个伺服气缸施加在电机安装座上的合力以及倾角传感器测量的电机安装座的位姿，根据所更新的电机安装座的位姿作为反馈对腕关节进行柔顺控制，调节四个伺服气缸施加在电机安装座上的合力以及电机安装座的位姿。

工作时，本发明腕关节通过基座上的法兰盘安装在研抛机器人的机械臂上，在电机轴的三爪卡头上安装一个研抛头，研抛头与待加工曲面接触，电机带动研抛头旋转，转速随加工曲面的部位以及研抛合力的变化而变化，机械臂带着研抛头沿曲面移动，完成对曲面的研抛加工。