[发明专利]一种复杂曲面研抛装置

说明书

本发明公开了一种曲面研抛装置，特别是一种复杂曲面研抛装置，包括基座、研抛装置以及力位控制装置，其中，力位控制装置中控制器根据所更新的研抛头的位姿作为反馈，对研抛头的倾角进行闭环控制，使研抛头的倾角紧紧跟随复杂曲面的曲率任意变化，实时调整研抛头的位姿；考虑到不同曲面均对应有适合其工况的研抛力给定值，在上述过程中控制器需要同步对四个伺服电动推杆施加在研抛头上的合力（即研抛装置的研抛力）进行闭环控制，使实际研抛力紧紧跟随给定值的任意变化，对研抛装置的研抛力进行精准控制。其实际所解决“在复杂曲面研抛中研抛装置实现力和位置较高精度的控制”的技术问题，具备柔顺控制稳定性好，研抛精度高等优点。

技术领域

本发明涉及一种曲面研抛装置，特别是一种复杂曲面研抛装置。

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研抛装置，可以实现力和位置较高精度的控制以及对研抛头位姿的调整，特别适用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复杂曲面研抛装置，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

槽体均自基座的第一端部延伸向第二端部；在第二端部的外侧设有法兰盘，且与第二端部相固定；

一个力位控制装置，包括一个基板、一个多维力传感器、一个倾角传感器、一个控制器、四个伺服电动推杆、四个连接杆、四个球头关节轴承和四个球头关节轴承座；所述基板的中心设有第一通孔；

其中，基板位于基座的第一端部的一侧，四个球头关节轴承座均固定至基板的同一侧面上，并在第一通孔的外圈均匀环布，在每个球头关节轴承座上均铰接一个球头关节轴承，四个球头关节轴承与基座上的四个槽体逐一对应，并逐一贯穿其对应的槽体，四个伺服电动推杆在基座的外圈均匀环布，并均与法兰盘相固定，四个伺服电动推杆的推杆部分均在基座的轴向上可实现伸缩，四个伺服电动推杆的推杆部分上均设有一个第二通孔，在每个第二通孔上均贯穿一个连接杆，并形成一组圆柱副，四个连接杆与基座上的四个槽体逐一对应，并与其对应的球头关节轴承相固定，一个多维力传感器和一个倾角传感器均固定至基板上，并与控制器分别电连接，一个控制器与四个伺服电动推杆均电连接；

一个电机，其与四个球头关节轴承座位于基板的同一侧，并固定至基板上，电机轴垂直贯穿第一通孔，且两者间隙配合；

以及，一个研抛头，其位于基板的另一侧，并与电机轴传动连接；

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电动推杆施加在研抛头上的合力以及倾角传感器测量的研抛头的位姿，根据所更新的研抛头的位姿作为反馈对研抛装置进行柔顺控制，调节四个伺服电动推杆施加在研抛头上的合力以及研抛头的位姿。

本发明所提供一种研抛装置，其结构中基座的四个槽体分别对各自对应的球头关节轴承限位，每个球头关节轴承只能够在其对应的槽体内活动。另外，四个伺服电动推杆的推杆部分均将运动传递至各自对应的球头关节轴承，四个球头关节轴承环形均布在研抛头的四个方向，四个推杆部分的上下运动便会转换为研抛头四个方向上位姿的变化。同时，四个伺服电动推杆的推杆部分均将力通过连接杆和球头关节轴承传递至研抛头上，研抛头施加在研抛曲面的研抛力大小便能够通过四个伺服电动推杆的输出力来控制。