[发明专利]一种磨抛机器人力控浮动恒力末端执行机构及其使用方法

权利要求书

1.一种磨抛机器人力控浮动恒力末端执行机构，其特征在于，包括基本结构件(101)、防尘塑胶套(11)、气动动力机构(103)和传感器(104)，所述基本构件(101)包括上基座(5)、下基座(12)、机器人连接法兰(4)、磨抛工具连接法兰(14)、第一导向轴(19)、第二导向轴(21)、第三导向轴(20)、嵌入式直线轴承(18)以及导向轴支座(22)；

所述传感器(104)包括压力传感器(13)、位姿传感器(23)和激光位移传感器(25)；所述气动动力机构(103)包括气缸缸体(24)与气缸缸杆(27)，以及万向浮动接头(28)，三根导向轴上设有导向轴连接块(16)和导向轴挡块(15)，所述第三导向轴(20)上设有第三导向固定块(17)；

所述防尘塑胶套(11)通过卡箍(10)固定于上基座(5)和下基座(12)之间；所述上基座(5)的上端连接有所述机器人连接法兰(4)，下基座(12)的下端连接所述压力传感器(13)与磨抛工具连接法兰(14)，所述第一导向轴(19)、第二导向轴(21)、第三导向轴(20)以及所述气体动力机构(103)将所述上基座(5)与下基座(12)相连接，三根导向轴通过所述导向轴支座(22)固定在所述下基座(12)上，所述导向轴连接块(16)、导向轴挡块(15)和所述第三导向固定块(17)固定在所述上基座(5)上。

2.根据权利要求1所述的磨抛机器人力控浮动恒力末端执行机构，其特征在于，所述导向轴连接块(16)、导向轴挡块(15)和所述第三导向固定块(17)上设置有固定三根导向轴的孔，以及放置所述位姿传感器(23)和所述激光位移传感器(25)的传感器安装槽(26)，固定三根导向轴的孔内设置有所述嵌入式直线轴承(18)。

3.根据权利要求1所述的磨抛机器人力控浮动恒力末端执行机构，其特征在于，所述气缸缸体(24)的底端固定在所述上基座(5)上，所述上基座(5)设有气缸安装的槽口；所述气缸缸杆(27)和所述万向浮动接头(28)相连接，通过所述万向浮动接头(28)与所述下基座(12)相连接。

4.根据权利要求1所述的磨抛机器人力控浮动恒力末端执行机构，其特征在于，所述上基座(5)上设有气体输入接口(7)、气体输出接口(8)和数据传输接口(9)，所述上基座(5)侧边设有透气孔(6)，另一侧边设有所述数据传输接口(9)。

5.一种磨抛机器人力控浮动恒力末端执行机构的使用方法，其特征在于，磨抛机器人力控浮动恒力末端执行机构接收到力传感器的受力反馈后，通过模糊PID算法进行恒力控制，包括以下步骤；

（一）.PID控制器

(1)根据当前时刻t给定力的大小r(t)与反馈力y(t)的大小获得e、ec；

e(t)＝r(t)-y(t)；

ec(t)＝e(t)-e(t-1)；

(2)PID算法表达式如下所示：

（二）.模糊控制器设计

模糊力控制策略是非线性控制方法，属于智能力控制策略；模糊控制的优点是不需要精确的数学函数模型，稳定性强，具有较强的鲁棒性；

(1)确定模糊逻辑控制器的控制量(即输入与输出变量)，对系统控制变量进行模糊化处理:e(t),ec(t)模糊化变为E,EC；

(2)设计与提取模糊逻辑控制器的控制规则；

(3)进行模糊推理，选择模糊逻辑控制器的控制变量的论域，生成决策表并确定模糊控制器的相关参数:E,EC模糊推理得到U₁；

(4)进行输出变量的去模糊化处理，即清晰化:U₁去模糊化得到u₁；

F0为所需要的压力大小参数；F1为力控浮动恒力末端执行机构的输出力；误差e和误差变化率ec作为输入信号传输到模糊逻辑控制器中，模糊逻辑控制器输出一个控制信号U₁，与此同时PID控制器输出一个控制信号U₂，两者合并为恒力末端执行器的控制信号U，在误差允许的范围内，实现控制恒力打磨末端执行器抛光力F1保持恒定。