[发明专利]一种悬臂梁式机器人末端执行机构的振动抑制执行器

说明书

一种悬臂梁式机器人末端执行机构的振动抑制执行器，属于振动抑制技术领域，本发明旨在解决简化为悬臂梁结构的机器人末端执行机构在受到外部激励及执行动作时发生弯曲振动影响定位精度的问题。执行器的驱动元件压电叠堆两端与楔形块连接，在控制系统驱动下，压电叠堆输出力通过支架将轴向力转换为对末端执行机构的弯矩，实现对末端执行机构的振动抑制，通过压电材料的高响应特性，解决了悬臂梁低频振动的迟滞非线性问题。本发明的一种悬臂梁机器人末端执行机构振动抑制执行器具有结构新颖，设计灵活，提出一种楔形块与支架组合的结构，首次将压电系数更高的d33模式压电叠堆应用到悬臂梁振动抑制上，能有效抑制悬臂梁的弯曲振动。

技术领域

本发明涉及一种悬臂梁振动抑制执行器，具体涉及一种悬臂梁式机器人末端执行机构的振动抑制执行器，属于振动抑制技术领域。

背景技术

近年来，从先进制造到机器人自动化，机械结构和工业产品越来越高速化、智能化、柔性化，以达到高效舒适、节能环保的市场需求。因此对于工作动作较为复杂的设备或者是对精度和稳定性有一定要求的设备，在进行动作时，振动控制是需要考虑的重点问题。而壹悬臂梁结构为主的机器人末端执行机构无论是在动作过程中还是在运动动作结束时，都会因其运动状态发生改变而产生受迫振动，因其结构的柔度而产生冗余振动，从而导致动作失败或存在安全隐患。

现有的技术中，受末端执行机构工作环境的影响很难通过闭环控制进行末端执行机构的振动抑制。而轨迹规划只能在一定程度上对机器人的振动进行抑制，很难实现悬臂梁结构的末端执行机构的振动抑制。同时由于末端执行机构直接与构件接触，很难通过被动隔振的方式在不破坏末端执行器的结构的基础上，实现结构的非线性振动抑制。本发明通过外加执行器的结构，首次将压电系数更高的d33模式压电叠堆应用到悬臂梁振动抑制中，利用压电材料的高响应，输出力大的特点，有效的进行尺寸较大，有一定厚度的悬臂梁式机器人末端执行结构的振动抑制。

发明内容

本发明提出一种悬臂梁式机器人末端执行机构的振动抑制执行器，旨在不破坏末端执行机构结构的基础上，利用压电叠堆作为作动器，解决末端执行机构在受到外部激励及执行动作时发生弯曲振动影响定位精度的问题。

一种悬臂梁式机器人末端执行机构的振动抑制执行器包括压电叠堆、楔形块、压板、支架和外框。

压电叠堆两个输出端通过限位孔与楔形块的平面侧相连接，在两个楔形块上表面开有径深小于楔形块宽边的限位槽，用来安装和固定压板。压板与限位槽是过盈配合，压板上表面与支架短边相连接。预紧螺栓下表面通过螺纹孔固定支架并与压板上表面接触。当预紧螺栓沿着螺纹向下拧紧时，对压板产生向下的压力。当压板受力后挤压楔形块沿着支架斜面向下滑动，两楔形块间距变小，实现对压电叠堆的预紧。外框套在支架外层，通过固定螺栓安装固定，起到保护作用。

优选的：支架包括两个L形结构和一个套筒结构，三个结构加工为一体结构。

优选的：楔形块斜面斜率和L形结构斜面斜率相同，接触紧密，表面加工精度高，在楔形块沿表面滑动时，摩擦阻力小。

优选的：压电叠堆选用极化方式为d33模式的压电叠堆，输出方向为支架的轴向同时也是末端执行机构的轴向方向。

本发明与现有产品相比具有以下效果：

1、利用压电系数较大的d33模式进行执行器驱动，在保证执行器快速响应的同时保证在相同驱动电压下输出力最大。

2、悬臂梁振动抑制执行器具有结构新颖，设计灵活，提出一种悬臂梁式机器人末端执行机构的振动抑制执行器，能保证在不破坏末端执行机构本身结构的基础上进行振动抑制；