CN107989943A - 一种可用作智能机器人刚度倍增的主动隔振器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可用作智能机器人刚度倍增的主动隔振器，属于智能机器人隔振领域。它包括圆形外壳，分别装设于圆形外壳上、下两端的上端盖和下端盖，穿过上端盖可自由升降运动的升降杆，分别装设于升降杆上、下两端的设备平台和弹簧安装板，固定装设于圆形外壳内部的电机架，一个基频弹簧，n个刚度相等、轴对称安装的倍频弹簧，此外还包括n组升降调节模块，n为大于2的整数。本发明是一种采用电机驱动刚度调节、能够根据外界激励频率改变实施系统固有刚度倍增的主动隔振器。

Description

一种可用作智能机器人刚度倍增的主动隔振器
技术领域
本发明主要涉及智能机器人隔振领域，特指一种可用作智能机器人刚度倍增的主动隔振器。
背景技术
智能机器人对其隔振要求极高，由于外界激励的频率不同，常常导致固定刚度的机器人无法满足最优化的隔振。现有技术中，大多数隔振器的刚度是恒定的，部分隔振器的刚度虽然是变化的，但刚度的变化随位移而被动变化，并非主动根据外界的激励频率而主动改变。因此，设计一种能够根据外界激励频率改变而主动调节刚度的主动隔振器具有十分重要的意义。
发明内容
本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的“智能机器人隔振器刚度无法主动调节”技术问题，本发明提供一种采用电机驱动刚度调节、能够根据外界激励频率改变实施系统固有刚度倍增、可应用于智能机器人领域的主动隔振器。
为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种可用作智能机器人刚度倍增的主动隔振器，它包括圆形外壳，分别装设于所述圆形外壳上、下两端的上端盖和下端盖，穿过所述上端盖可自由升降运动的升降杆，分别装设于所述升降杆上、下两端的设备平台和弹簧安装板，固定装设于所述圆形外壳内部的电机架，一个基频弹簧，n个刚度相等、轴对称安装的倍频弹簧，此外还包括n组升降调节模块，n为大于2的整数。
所述基频弹簧两端分别与所述弹簧安装板和电机架相连，所述基频弹簧的中心线与所述升降杆的中心线在同一铅垂线上；
所述n个倍频弹簧沿同心圆装设，其上端均固定装设于所述弹簧安装平板的底面，其下端保持自由；所述基频弹簧的刚度与所述n个倍频弹簧的刚度相等。
所述n组升降调节模块结构完全相同，装设于所述n个倍频弹簧的正下方；所述升降调节模块包括滚珠丝杠、装设于所述滚珠丝杠上的升降螺母、与所述滚珠丝杠下端相连的电机；所述电机装设于所述电机架上；所述升降螺母可沿所述圆形外壳的内壁滑动升降。
所述滚珠丝杠可自由穿过位于其上方的所述倍频弹簧；所述n组升降调节模块中的升降螺母可以具有不同的高度；所述升降螺母上升到最高位置时刚好与位于其正上方的所述倍频弹簧相接触，所述升降螺母下降到最低位置时确保倍频弹簧的下端始终与对应的所述升降螺母非接触；
所述升降螺母在刚度主动调节后只能位于最高位置或最低位置；所述n个电机由电机控制器控制。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的一种可用作智能机器人刚度倍增的主动隔振器，设有n组升降调节模块，可以对位于其正上方的n个倍频弹簧实施调节，从而使得本发明的隔振器具有n个刚度值和n个固有频率值。由此可知，本发明的隔振器能够通过电机控制器实施系统刚度的主动调节，以适应外界不同激励的隔振，可应用于智能机器人的主动隔振中。
附图说明
图1是本发明的一种可用作智能机器人刚度倍增的主动隔振器的结构原理示意图。
图2是本发明的具有五倍刚度调节的主动隔振器的倍频弹簧平面分布图。
图3是本发明的具有十倍刚度调节的主动隔振器的倍频弹簧平面分布图。
图中，11—升降杆；12—设备平台；13—弹簧安装板；21—圆形外壳；22—上端盖；23—下端盖；3—电机控制器；4—基频弹簧；5—倍频弹簧；61—升降螺母；62—滚珠丝杠；63—电机；7—电机架。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明的一种可用作智能机器人刚度倍增的主动隔振器，包括圆形外壳21，分别装设于圆形外壳21上、下两端的上端盖21和下端盖23，穿过上端盖21可自由升降运动的升降杆11，分别装设于升降杆11上、下两端的设备平台12和弹簧安装板13，固定装设于圆形外壳21内部的电机架7，一个基频弹簧4，n个刚度相等、轴对称安装的倍频弹簧5，此外还包括n组升降调节模块，n为大于2的整数。
参见图1所示，基频弹簧4两端分别与弹簧安装板13和电机架7相连，基频弹簧4的中心线与升降杆11的中心线在同一铅垂线上。
参见图1所示，n个倍频弹簧5沿同心圆装设，其上端均固定装设于弹簧安装平板13的底面，其下端保持自由；基频弹簧4的刚度与n个倍频弹簧5的刚度相等。
参见图1所示，n组升降调节模块结构完全相同，装设于n个倍频弹簧5的正下方；升降调节模块包括滚珠丝杠62、装设于滚珠丝杠62上的升降螺母61、与滚珠丝杠62下端相连的电机63；电机63装设于电机架7上；升降螺母61可沿圆形外壳21的内壁滑动升降。
参见图1所示，滚珠丝杠62可自由穿过位于其上方的倍频弹簧5；n组升降调节模块中的升降螺母61可以具有不同的高度；升降螺母61上升到最高位置时刚好与位于其正上方的倍频弹簧5相接触，升降螺母61下降到最低位置时确保倍频弹簧5的下端始终与对应的升降螺母61非接触。
参见图1所示，升降螺母61在刚度主动调节后只能位于最高位置或最低位置；n个电机63由电机控制器3控制。
五倍刚度主动隔振器实施事例1：参见图1和图2所示，弹簧安装板13的正中心处安装一个基频弹簧4，然后在弹簧安装板13的下方沿同心圆的圆周上均匀装设4个刚度完全相同、且等于基本弹簧4刚度的倍频弹簧5，且安装四组升降调节模块；当四个电机63带动滚珠丝杠62反向转动，使得四个升降螺母61运动至最下方时，此时设备平台12的系统刚度仅仅由基频弹簧4的刚度组成，即实现了一倍频刚度调节；当两个升降螺母61位于最上方时，另外两个升降螺母61运动至最低位置时，此时有两个倍频弹簧5的两端始终受压，即系统的刚度为3倍的基频弹簧4刚度。
十倍刚度主动隔振器实施事例1：参见图1和图3所示，弹簧安装板13的正中心处安装一个基频弹簧4，然后在弹簧安装板13的下方沿同心圆的圆周上均匀装设9个刚度完全相同、且等于基本弹簧4刚度的倍频弹簧5，且安装9组升降调节模块；当9个升降螺母61均位于最高位置时，系统的刚度为10倍基频弹簧4刚度；当有x个升降螺母61位于最高位置时，(9-x)个升降螺母61位于最低位置时，系统的刚度为(x+1)倍基频弹簧4刚度。

Claims (1)

1.一种可用作智能机器人刚度倍增的主动隔振器，包括圆形外壳(21)，分别装设于所述圆形外壳(21)上、下两端的上端盖(21)和下端盖(23)，穿过所述上端盖(21)可自由升降运动的升降杆(11)，分别装设于所述升降杆(11)上、下两端的设备平台(12)和弹簧安装板(13)，固定装设于所述圆形外壳(21)内部的电机架(7)，一个基频弹簧(4)，n个刚度相等、轴对称安装的倍频弹簧(5)，此外还包括n组升降调节模块，n为大于2的整数，其特征在于：
所述基频弹簧(4)两端分别与所述弹簧安装板(13)和电机架(7)相连，所述基频弹簧(4)的中心线与所述升降杆(11)的中心线在同一铅垂线上；
所述n个倍频弹簧(5)沿同心圆装设，其上端均固定装设于所述弹簧安装平板(13)的底面，其下端保持自由；所述基频弹簧(4)的刚度与所述n个倍频弹簧(5)的刚度相等；
所述n组升降调节模块结构完全相同，装设于所述n个倍频弹簧(5)的正下方；所述升降调节模块包括滚珠丝杠(62)、装设于所述滚珠丝杠(62)上的升降螺母(61)、与所述滚珠丝杠(62)下端相连的电机(63)；所述电机(63)装设于所述电机架(7)上；所述升降螺母(61)可沿所述圆形外壳(21)的内壁滑动升降；
所述滚珠丝杠(62)可自由穿过位于其上方的所述倍频弹簧(5)；所述n组升降调节模块中的升降螺母(61)可以具有不同的高度；所述升降螺母(61)上升到最高位置时刚好与位于其正上方的所述倍频弹簧(5)相接触，所述升降螺母(61)下降到最低位置时确保倍频弹簧(5)的下端始终与对应的所述升降螺母(61)非接触；
所述升降螺母(61)在刚度主动调节后只能位于最高位置或最低位置；所述n个电机(63)由电机控制器(3)控制。
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