[实用新型]一种机器人末端主动恒力输出装置

说明书

本实用新型涉及一种机器人末端主动恒力输出装置，其包括用于安装于机器人输出端的永磁同步直线电机、控制所述永磁同步直线电机动作的控制机构、通过中间连接件设置于所述永磁同步直线电机的电机动子上的压力传感器；所述控制机构包括主控机、驱动器、设置于所述中间连接件上的读头、以及设置于所述永磁同步直线电机上的磁栅尺。本实用新型通过永磁同步直线电机提供运动和力，并辅以控制机构提高压力控制精度，最终使得机器人加工端与工件之间能保持恒定作用力。

技术领域

本实用新型涉及机器人的技术领域，尤其是涉及一种机器人末端主动恒力输出装置。

背景技术

目前经常采用机器人进行打磨、抛光、超声波焊接、装配等的自动化加工。但是机器人的加工端在工作一段时间后，由于加工端与工件摩擦面的磨损，加工端与工件之间的轴向间隙会出现减小的驱使，使得机器人加工端对工件的轴向压力减小。因此，现有的机器人通常会在其输出端与加工端之间设置恒力装置，以使机器人加工端与工件之间保持恒定作用力。

授权公告号为CN104723210B的中国专利公开了一种电磁一维恒力装置及其控制方法，该装置包括基座、音圈电机、推杆、端盖、封盖和控制器，推杆的一端穿过端盖后与音圈电机连接，推杆的另一端伸出封盖且末端安装有传感器模块，推杆在音圈电机的带动下在限位空间内移动；传感器模块用于采集恒力装置的受力信号和姿态信号并发送到控制器，控制器根据受力信号和姿态信号实时调节音圈电机的线圈电流。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：1)首先，音圈电机通常为轻量化设计，因此音圈电机直接驱动的方式加速快、阻尼小，同时也带来了音圈电机伸出杆易振动、出力小的问题，进而影响传感器模块的信号采集精度；2)其次，音圈电机自身散热较慢，进而影响内部线圈电流的加载，最终导致音圈电机输出的驱动力与控制器输入的信号之间存在延时，进而影响控制器对音圈电机的控制精度。综上所述，上述恒力装置受音圈电机及各控制结构影响，会导致机器人加工端与工件之间难以稳定地保持恒定作用力，有待改进。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是针对现有技术中所存在的上述不足而提供一种有利于使得机器人加工端与工件之间保持恒定作用力的机器人末端主动恒力输出装置，其解决了现有恒力装置的驱动及控制结构响应不快、精度不高的问题。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种机器人末端主动恒力输出装置，包括用于安装于机器人输出端的永磁同步直线电机、控制所述永磁同步直线电机动作的控制机构、通过中间连接件设置于所述永磁同步直线电机的电机动子上的压力传感器；所述控制机构包括主控机、驱动器、设置于所述中间连接件上的读头、以及设置于所述永磁同步直线电机上的磁栅尺，所述磁栅尺用于测量所述读头的位置、并将位置信号发送至所述驱动器，所述主控机接收所述压力传感器发送的压力信号、并通过所述驱动器控制所述永磁同步直线电机的行进距离。

通过采用上述技术方案，加工时，压力传感器将机器人加工端的压力信号输送至主控机，主控机比较压力信号与压力阈值、并计算达到压力阈值时读头的行进距离，然后主控制将该计算结果发送至驱动器，使得驱动器控制永磁同步直线电机动作、直至读头行进至磁栅尺的相应位置；在此过程中，通过永磁同步直线电机提供运动和力，其具有响应快、精度高、推力大的优点，并辅以控制机构提高压力控制精度，最终使得机器人加工端与工件之间能保持恒定作用力。

本实用新型进一步设置为：所述中间连接件包括设置于所述永磁同步直线电机的电机动子上的安装板、设置于所述压力传感器上的衔接板、设置于所述安装板和衔接板之间的若干对弹性件。

通过采用上述技术方案，利用弹性件缓冲永磁同步直线电机直接加速对压力传感器的冲击，有利于延长压力传感器的使用寿命。

本实用新型进一步设置为：所述读头设置于所述衔接板上。