CN109176473A - 一种可微调的主动柔顺浮动平台及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可微调的主动柔顺浮动平台，包括计算机、基座、浮动平台、机器人、力矩传感器、多个活动连接件、多个柔性微调模组；浮动平台以水平方向上两个平移自由度和一个旋转自由度的方式活动连接在基座上，多个活动件连接件的两端分别连接浮动平台与基座，机器人固定在浮动平台上，力矩传感器固定在机器人的末端并与计算机连接，多个柔性微调模组能够调节的设置在浮动平台四周，柔性微调模组的两端分别连接基座与浮动平台，计算机与多个柔性微调模组连接，本发明还公开采用该平台的方法。本发明的有益效果：能够较好的实现了机器人移动作业中水平方向上的精密调整，具有调整精度高，自动化程度高，安全性高和适用范围广等优点。

Description

一种可微调的主动柔顺浮动平台及方法

技术领域

本发明涉及一种机器人移动作业装置，尤其涉及的是一种可微调的主动柔顺浮动平台及方法。

背景技术

第三代智能移动机器人系统要求机器人具备环境感知、动态决策与规划和自适应行为控制能能力，广泛应用于装配制造、集装运输等领域，这对于机器人移动作业平台的作业精度、自适应性和安全性提出了更高的要求。

在工业装配等机器人移动作业场景中，浮动平台被广泛应用于机器人的自适应微动环节，但浮动平台极易产生振动，并带来微动大小不确定等问题，对作业的稳定性、系统的动态特性有很大的影响。因此，针对移动作业负载条件的变化开展浮动平台的主动柔顺微动控制具有重要的工程应用价值。

为此，亟需一种实用、精度、安全性和自动化程度较高的主动柔顺浮动平台实现机器人末端执行机构的高精度的、安全的、自适应的位移调整，从而提高机器人移动作业的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供了一种解决上述背景技术中精度不高、适应性差等问题的可微调的主动柔顺浮动平台，还提供了采用该平台的方法。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：本发明一种可微调的主动柔顺浮动平台，包括计算机、基座、浮动平台、机器人、力矩传感器、多个活动连接件、多个柔性微调模组；浮动平台以水平方向上两个平移自由度和一个旋转自由度的方式活动连接在基座上，多个活动件连接件的两端分别连接浮动平台与基座，机器人固定在浮动平台上，力矩传感器固定在机器人的末端并与计算机连接，多个柔性微调模组能够调节的设置在浮动平台四周，柔性微调模组的两端分别连接基座与浮动平台，计算机与多个柔性微调模组连接。

优选的，所述浮动平台悬挂于基座底部，所述浮动平台为方形结构。

优选的，所述活动连接件为四个。

优选的，所述活动连接件为两个关节轴承相对紧固连接而成，其中一个关节轴承与基座固定连接，另一个关节轴承与浮动平台固定连接。

优选的，所述柔性微调模组为四个。

优选的，所述柔性微调模组为对称结构，由外至内包括依次连接的两个弹簧座、两个万向节轴承、两个电动推杆、推杆座，推杆座固定在浮动平台侧边，两个弹簧座固定在基座，计算机控制连接推杆座。

本发明还提供一种采用所述的可微调的主动柔顺浮动平台进行调节的方法，具体步骤如下：

(1)力矩检测：力矩传感器实时获取机器人末端接触力并将其转换为方向信号和电压信号传入计算机中；

(2)数据处理并输出控制信号：计算机根据电压信号对末端受力情况是否满足作业要求做出判断，然后根据方向信号和电压信号计算出柔性微调模组各自的伸长量并输出控制信号；

(3)姿态修正：多个柔性微调模组根据控制信号对浮动平台进行水平移动和/或旋转操作，从而实现对浮动平台的主动姿态修正。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明能够较好的实现了机器人移动作业中水平方向上的精密调整，具有调整精度高，自动化程度高，安全性高和适用范围广等优点。

附图说明

图1是本发明实施例一种可微调的主动柔顺浮动平台的结构示意图；

图2为本发明中系统未加载外力时的俯视图；

图3为本发明对图1实施例施加沿图纸向右作用力时浮动平台调整示意图；

图4为本发明对图1实施例施加沿图纸向上作用力时浮动平台调整示意图；

图5为本发明对图1实施例施加逆时针扭矩时浮动平台调整示意图；

图6为本发明浮动平台主动微调方法流程图。

图中编号：计算机1、基座2、浮动平台3、机器人4、力矩传感器5、活动连接件6、柔性微调模组7、弹簧座71、万向节轴承72、电动推杆73、推杆座74。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1-2所示，本实施例一种可微调的主动柔顺浮动平台，包括计算机1、基座2、浮动平台3、机器人4、力矩传感器5、多个活动连接件6、多个柔性微调模组7；浮动平台3以水平方向上两个平移自由度和一个旋转自由度的方式活动连接在基座2上，多个活动件连接件6的两端分别连接浮动平台3与基座2，机器人4固定在浮动平台3上，力矩传感器5固定在机器人4的末端并与计算机1连接，多个柔性微调模组7能够调节的设置在浮动平台3四周，柔性微调模组7的两端分别连接基座2与浮动平台3，计算机1与多个柔性微调模组7连接。

所述浮动平台3悬挂于基座2底部，具体的，基座2高于底面设置，基座2中心处为空，浮动平台3悬挂于基座2的中心处，所述浮动平台3为方形结构。

作为本发明的进一步优化，所述活动连接件6为四个，分别位于浮动平台3的四个角处，保证浮动平台3在不工作情况下为水平状态。所述活动连接件6为两个关节轴承相对紧固连接而成一个双向关节轴承，能够保证浮动平台3水平悬挂且具有水平方向上的两个平移自由度和一个旋转自由度，其中一个关节轴承与基座2固定连接，另一个关节轴承与浮动平台3固定连接。

作为本发明的进一步优化，所述柔性微调模组7为四个，分别位于浮动平台3的四周。所述柔性微调模组7为对称结构，由外至内包括依次连接的两个弹簧座71、两个万向节轴承72、两个电动推杆73、推杆座74，以最左边的柔性微调膜组7为例，推杆座74固定在浮动平台3左侧边，两个弹簧座71固定在基座2，计算机1控制连接推杆座74，本发明中的动力机构为电动推杆73，但不局限于此，能够实现动力驱动的结构均可应用在此。

本发明还提供一种采用该可微调的主动柔顺浮动平台进行调节的方法，具体步骤如下：

(1)力矩检测：力矩传感器实时获取机器人末端接触力并将其转换为方向信号和电压信号传入计算机中；

(2)数据处理并输出控制信号：计算机根据电压信号对末端受力情况是否满足作业要求做出判断，然后根据方向信号和电压信号计算出柔性微调模组各自的伸长量并输出控制信号；

(3)姿态修正：多个柔性微调模组根据控制信号对浮动平台进行水平移动和/或旋转操作，从而实现对浮动平台的主动姿态修正。

以下给出具体的几种操作：

操作1：

如图3所示，力矩传感器5检测到沿图中向右的作用力产生的电压信号UX，经计算机1处理后将其超阈值部分ΔUX转换成浮动平台3沿图纸方向向右的位移信号X，然后将柔性微调模组(在图3中，位于浮动平台上下的两个)按与力矢量相反的方向伸长2X，其右侧电动推杆实现浮动平台3的水平右移X距离；

操作2：

如图4所示，力矩传感器5检测到沿图纸方向向上的作用力产生的电压信号UY，经计算机1处理后将其超阈值部分ΔUY转换成浮动平台3沿图纸方向向上的位移信号Y，然后将柔性微调模组(在图3中，位于浮动平台左右的两个)按与力矢量相反的方向伸长2Y，实现浮动平台3的水平前移Y距离；

操作3：

如图5所示，力矩传感器5检测到沿图纸逆时针方向的作用力产生的电压信号U，经计算机1处理后将其超阈值部分ΔU转换成浮动平台3沿图纸逆时针方向上的转角信号θ，然后按与力矩矢量相反方向调整柔性微调模组(在图5中，位于浮动平台上下左右的四个)中任意两个模组的伸长量，从而实现浮动平台3逆时针转动θ角度；

如图6所示，浮动平台3的主动调整步骤如下：

1、力矩检测：

力矩传感器5实时感知机器人末端接触力并转换为方向信号和电压信号；

2、数据处理：

经计算机1对采集到的信号进行数值转换处理，得到浮动平台3的平移量X、Y和旋转量θ；

2.1、对浮动平台3进行移动X；

2.2、对浮动平台3进行移动Y；

2.3、对浮动平台3进行移动θ；

若某一方向上无需移动，则X＝0和或Y＝0和或θ＝0。

3、由计算机1判断采集到的电压信号是否满足作业要求，若满足则终止微动调整过程，否则重复步骤1。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可微调的主动柔顺浮动平台，其特征在于，包括计算机、基座、浮动平台、机器人、力矩传感器、多个活动连接件、多个柔性微调模组；浮动平台以水平方向上两个平移自由度和一个旋转自由度的方式活动连接在基座上，多个活动件连接件的两端分别连接浮动平台与基座，机器人固定在浮动平台上，力矩传感器固定在机器人的末端并与计算机连接，多个柔性微调模组能够调节的设置在浮动平台四周，柔性微调模组的两端分别连接基座与浮动平台，计算机与多个柔性微调模组连接。

2.根据权利要求1所述的一种可微调的主动柔顺浮动平台，其特征在于，所述浮动平台悬挂于基座底部，所述浮动平台为方形结构。

3.根据权利要求1所述的一种可微调的主动柔顺浮动平台，其特征在于，所述活动连接件为四个。

4.根据权利要求1所述的一种可微调的主动柔顺浮动平台，其特征在于，所述活动连接件为两个关节轴承相对紧固连接而成，其中一个关节轴承与基座固定连接，另一个关节轴承与浮动平台固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种可微调的主动柔顺浮动平台，其特征在于，所述柔性微调模组为四个。

6.根据权利要求1所述的一种可微调的主动柔顺浮动平台，其特征在于，所述柔性微调模组为对称结构，由外至内包括依次连接的两个弹簧座、两个万向节轴承、两个电动推杆、推杆座，推杆座固定在浮动平台侧边，两个弹簧座固定在基座，计算机控制连接推杆座。

7.一种采用上述权利要求1-6任一所述的可微调的主动柔顺浮动平台进行调节的方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)力矩检测：力矩传感器实时获取机器人末端接触力并将其转换为方向信号和电压信号传入计算机中；

(2)数据处理并输出控制信号：计算机根据电压信号对末端受力情况是否满足作业要求做出判断，然后根据方向信号和电压信号计算出柔性微调模组各自的伸长量并输出控制信号；

(3)姿态修正：多个柔性微调模组根据控制信号对浮动平台进行水平移动和/或旋转操作，从而实现对浮动平台的主动姿态修正。