[发明专利]一种通用型主动径向柔顺恒力末端执行器及其工作方法

权利要求书

1.一种通用型主动径向柔顺恒力末端执行器，其特征在于，包括机器人末端连接器(1)、分层式驱动缸体(2)、主动径向柔顺模块(3)、末端工具(4)及六维力传感器(5)，所述机器人末端连接器(1)与工业机器人末端连接，所述六维力传感器(5)设置在机器人末端连接器(1)与分层式驱动缸体(2)之间，所述分层式驱动缸体(2)下部与主动径向柔顺模块(3)相连，所述主动径向柔顺模块(3)下部与末端工具(4)连接；

所述分层式驱动缸体(2)包括分层式驱动缸体上盖板(21)，分层式上驱动外缸(210)、气动马达(26)、分层式下驱动外缸(24)及分层式驱动缸体下盖板(27)，所述分层式驱动缸体上盖板(21)固定设置在分层式上驱动外缸(210)上，所述分层式驱动缸体下盖板(27)固定设置在分层式下驱动外缸(24)上；分层式驱动缸体中盖板(29)设置在分层式上驱动外缸(210)与分层式下驱动外缸(24)之间，所述气动马达(26)设置在分层式下驱动外缸(24)内，且固定在分层式驱动缸体中盖板(29)底部；

所述主动径向柔顺模块(3)包括杆端关节轴承一(31)、伺服电动缸(32)、杆端关节轴承二(33)、动盘(34)、菱形轴承座(35)、深沟球轴承(36)、末端工具连接螺杆(37)及高速万向节联轴器(38)；其中伺服电动缸(32)一端连接3个杆端关节轴承一(31)，另一端连接3个杆端关节轴承二(33)，分层式驱动缸体下盖板(27)与杆端关节轴承一(31)固定连接，杆端关节轴承二(33)与动盘(34)固定连接；所述末端工具连接螺杆(37)与气动马达(26)使用高速万向节联轴器(38)连接，所述动盘(34)和菱形轴承座(35)通过固定连接，所述末端工具连接螺杆(37)底部与末端工具(4)相连；

所述分层式上驱动外缸(210)与分层式驱动缸体中盖板(29)之间设有减振材料层二(23)。

2.根据权利要求1所述的一种通用型主动径向柔顺恒力末端执行器，其特征在于，所述机器人末端连接器(1)包括机器人末端上连接块(11)、机器人末端下连接块(12)及减振材料层一(13)，所述减振材料层一(13)设置在机器人末端上连接块(11)与机器人末端下连接块(12)之间。

3.根据权利要求1所述的一种通用型主动径向柔顺恒力末端执行器，其特征在于，所述分层式驱动缸体下盖板(27)与分层式下驱动外缸(24)之间设有减振材料层三(28)。

4.根据权利要求1所述的一种通用型主动径向柔顺恒力末端执行器，其特征在于，所述分层式下驱动外缸(24)内部在位于气动马达(26)与分层式下驱动外缸(24)内壁之间设置填充材料(25)。

5.根据权利要求1所述的一种通用型主动径向柔顺恒力末端执行器，其特征在于，所述末端工具(4)采用打磨设备。

6.根据权利要求1所述的一种通用型主动径向柔顺恒力末端执行器的工作方法，包括如下步骤：

1)上电后在机械臂上输入待加工的工件尺寸参数，并判断机械臂是否处于初始工作位置，如果未在初始位置，控制机械臂调整至初始位置，开启气动马达并靠近工件开始工作；

2)在x轴、y轴方向上，机械臂按初始速度匀速运行，进入力反馈子程序进行作业工作，最后判断是否完成；

3)在力反馈子程序中，首先通过六维力传感器采集末端工具的受力数据，其中包括分别沿着x轴、y轴和z轴的法向力，经过滤波处理后得到法向力F_x、F_y和F_z；

4)判断F_z是否在预设恒力工作的范围内，即F_zmin＜F_z＜F_zmax，若F_z小于最小值，说明此时正压力未达到设置恒力值，则控制机器人下降至经PID计算后的输出值ΔZ；若F_z大于最大值，则控制机器人上升至经PID计算后的输出值ΔZ；判断F_x、F_y是否超过其所限定的最大值，若超过则说明此时工作阻力过大，应根据PID计算结果降低打磨速度及进给速度；其余状态保持上一时刻状态继续工作。