CN204622064U - 机器人柔性自适应末端装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种机器人执行装置，具体涉及一种机器人柔性自适应末端装置，机器人末端设有连接法兰，定法兰与连接法兰固定连接，定法兰同时固定连接柔性无静摩擦调节装置固定端和垂直轨条，对应垂直轨条设置滑块，滑块套设于垂直轨条上，滑块和柔性无静摩擦调节装置动作端分别与动法兰固定连接，柔性无静摩擦调节装置设有动力调节阀，对应柔性无静摩擦调节装置设置压力传感器，对应定、动法兰设置位置传感器，动力调节阀、位置传感器和压力传感器分别与控制器相连接，动法兰和定法兰之间连接伸缩橡胶套。本实用新型通过闭环控制达到装置与作业面的作用力实时恒定，实现装置与作业面的位置自适应调整。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机器人执行装置，具体涉及一种机器人柔性自适应末端装置。
背景技术
随着机器人技术的不断成熟和完善，机器人被广泛应用到各个领域。然而，在机器人抛光、打磨、去毛刺、表面加工处理等场合，工件具有表面曲面复杂、多变、类似产品型号种类多等特点，为达到良好的加工处理效果，需要对机器人每个位置实现精确位置编程。往往一种类型工件的精确位置编程加调试可能需要数天之久，费时费力且作业效果也不近人意。
研究开发一款可以实时动态位置跟随的机器人柔性自适应末端装置可以有效的解决上述问题。目前从事此类产品开发的企业较少，普遍存在的难题如下：(1)装置的响应及时性差；(2)装置与作业面接触或脱离时刻识别难；(3)接触作用力闭环控制难；(4)没有非常符合实现此种功能的成熟产品元件。
实用新型内容
为解决上述技术中的不足，本实用新型的目的在于：提供一种机器人柔性自适应末端装置，通过闭环控制达到装置与作业面的作用力实时恒定，实现装置与作业面的位置自适应调整。
为解决其技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：
所述机器人柔性自适应末端装置，机器人末端设有连接法兰，定法兰与连接法兰固定连接，定法兰同时固定连接柔性无静摩擦调节装置固定端和垂直轨条，垂直轨条垂直于定、动法兰设置，对应垂直轨条设置滑块，滑块套设于垂直轨条上，滑块和柔性无静摩擦调节装置动作端分别与动法兰固定连接，柔性无静摩擦调节装置设有动力调节阀，对应柔性无静摩擦调节装置设置压力传感器，对应定、动法兰设置位置传感器，动力调节阀、位置传感器和压力传感器分别与控制器相连接，动法兰和定法兰之间连接伸缩橡胶套。
本实用新型通过定法兰与机器人末端连接法兰固定，柔性无静摩擦调节装置分别通过螺纹安装孔与定、动法兰连接固定，动法兰位于装置底部，通过螺纹安装孔和螺栓与作业工具安装固定，柔性无静摩擦调节装置通过自身伸缩运动实现定法兰和动法兰之间的位置调整，滑块和垂直轨条保证柔性无静摩擦调节装置在装置轴线方向的运动不偏移，并保证动法兰在运动过程中保持水平，压力传感器用于直接或间接检测柔性无静摩擦调节装置的作用力，柔性无静摩擦调节装置以气缸为例，压力传感器用于测量气缸内压强，然后计算获得气缸对动法兰的作用力，即动法兰对作业面的作用力，压力传感器可固定在气缸进气管上，也可以与动力调节阀设为一体结构，只要能够检测到气缸内压强即可，位置传感器用于测量定法兰和动法兰间的相对位置变化，控制器通过实时检测到的柔性无静摩擦调节装置的作用力与期望值形成闭环回路，通过PID控制，输出期望的作用力，实现机器人随工件恒力动态跟随的作用效果，为了提高装置的实时响应能力，还可以通过控制器前馈环节与PID控制结合预估设备状态，伸缩橡胶套用于各零部件的防尘、防水作用。
其中，优选方案为：
所述柔性无静摩擦调节装置采用气缸、气动肌肉，或者其他无齿线性驱动装置，定法兰上对应柔性无静摩擦调节装置设有进出气口，进出气口是柔性无静摩擦调节装置的动力供应端口，进出气口实现柔性无静摩擦调节装置驱动气体的进出。
所述定法兰和动法兰相对面上对应设置环形凹槽，伸缩橡胶套两端分别固定在定、动法兰上的环形凹槽内，密封效果好。
所述垂直轨条两侧设有轨道，滑块套设于垂直轨条上，滑块内侧对应轨道设置滑槽，滑槽和轨道之间并排设置滚珠，滑块两端设置密封端盖，靠近定法兰的密封端盖对应滚珠设有润滑孔，密封端盖可通过螺丝固定在滑块两端，用于封堵滑槽在滑块两端形成的缺口，将滚珠固定在滑槽和轨道之间的空隙内，防止其散落，滚珠减小了滑块和轨条之间的摩擦力，可定期通过润滑孔向滑槽和轨道之间的空隙加注润滑油，润滑油在重力作用下向下滑落，在滚珠滚动过程中与其充分接触，有效减小滚珠与轨道和滑槽之间的摩擦力。
所述滑块外侧面通过L型固定板与动法兰固定连接，气缸带动动法兰上、下运动，滑块、L型固定板和垂直轨条保证动法兰轴向运动不偏移。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型通过闭环控制达到装置与作业面的作用力实时恒定，实现装置与作业面的位置自适应调整。采用柔性无静摩擦调节装置实现了装置的柔性化，避免了工具与机器人的刚性连接，通过柔性无静摩擦调节装置自身在一定范围内的伸缩运动，实现装置的位置调整，避免了复杂的机器人本体位置调整过程，并通过自身伸缩变化补偿机器人运动轨迹与工件曲面变化的位置误差，在机器人不需要精确位置编程的情况下，同样可以实现精确位置作业，大大简化了复杂机器人精确编程过程，保证了作业精度，提高了产品质量。本实用新型通过实际应用试验，可以应用到机器人抛光、打磨、表面处理等作业场合，适用于工业加工应用，且效果良好。
附图说明
图1本实用新型内部结构图。
图2本实用新型外部结构图。
图3本实用新型滑块与垂直轨条配合爆炸图。
图中：1、定法兰；2、柔性无静摩擦调节装置；3、动法兰；4、滑块；5、垂直轨条；6、L型固定板；7、位置传感器；8、控制器；9、伸缩橡胶套；10、进出气口；11、动力调节阀；12、轨道；13、滑槽；14、滚珠；15、密封端盖；16、润滑孔。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型实施例做进一步描述：
实施例1：
如图1-3所示，本实用新型所述机器人柔性自适应末端装置，机器人末端设有连接法兰，定法兰1与连接法兰固定连接，定法兰1同时固定连接柔性无静摩擦调节装置2固定端和垂直轨条5，垂直轨条5垂直于定、动法兰设置，对应垂直轨条5设置滑块4，滑块4套设于垂直轨条5上，滑块4和柔性无静摩擦调节装置2动作端分别与动法兰3固定连接，柔性无静摩擦调节装置2设有动力调节阀11，对应柔性无静摩擦调节装置2设置压力传感器，对应定、动法兰设置位置传感器7，动力调节阀11、位置传感器7和压力传感器分别与控制器8相连接，动法兰3和定法兰1之间连接伸缩橡胶套9。
其中，柔性无静摩擦调节装置2采用气缸、气动肌肉或其他无齿线性驱动装置，定法兰1上对应柔性无静摩擦调节装置2设有进出气口10，进出气口10是柔性无静摩擦调节装置2的动力供应端口，进出气口10实现柔性无静摩擦调节装置2驱动气体的进出；定法兰1和动法兰3相对面上对应设置环形凹槽，伸缩橡胶套9两端分别固定在定、动法兰3上的环形凹槽内，密封效果好；垂直轨条5两侧设有轨道12，滑块4套设于垂直轨条5上，滑块4内侧对应轨道12设置滑槽13，滑槽13和轨道12之间并排设置滚珠14，滑块4两端设置密封端盖15，靠近定法兰1的密封端盖15对应滚珠14设有润滑孔16，密封端盖15可通过螺丝固定在滑块4两端，用于封堵滑槽13在滑块4两端形成的缺口，将滚珠14固定在滑槽13和轨道12之间的空隙内，防止其散落，滚珠14减小了滑块4和垂直轨条5之间的摩擦力，可定期通过润滑孔16向滑槽13和轨道12之间的空隙加注润滑油，润滑油在重力作用下向下滑落，在滚珠14滚动过程中与其充分接触，有效减小滚珠14与轨道12和滑槽13之间的摩擦力；滑块4外侧面通过L型固定板6与动法兰3固定连接，气缸带动动法兰3上、下运动，滑块4、L型固定板6和垂直轨条5保证动法兰3轴向运动不偏移。
本实用新型通过闭环控制达到装置与作业面的作用力实时恒定，实现装置与作业面的位置自适应调整。通过定法兰1与机器人末端连接法兰固定，柔性无静摩擦调节装置2分别通过螺纹安装孔与定、动法兰连接固定，动法兰3位于装置底部，通过螺纹安装孔和螺栓与作业工具安装固定，柔性无静摩擦调节装置2通过自身伸缩运动实现定法兰1和动法兰3之间的位置调整，滑块4和垂直轨条5保证柔性无静摩擦调节装置2在装置轴线方向的运动不偏移，并保证动法兰3在运动过程中保持水平，压力传感器用于直接或间接检测柔性无静摩擦调节装置2的作用力，柔性无静摩擦调节装置2以气缸为例，压力传感器用于测量气缸内压强，然后计算获得气缸对动法兰3的作用力，即动法兰3对作业面的作用力，压力传感器可固定在气缸进气管上，也可以与动力调节阀11设为一体结构，只要能够检测到气缸内压强即可，位置传感器7用于测量定法兰1和动法兰3间的相对位置变化，控制器8通过实时检测到的柔性无静摩擦调节装置2的作用力与期望值形成闭环回路，通过PID控制，输出期望的作用力，实现机器人随工件恒力动态跟随的作用效果，为了提高装置的实时响应能力，还可以通过控制器8前馈环节与PID控制结合预估设备状态，伸缩橡胶套9用于各零部件的防尘、防水作用。
经实际应用试验，本实用新型可以应用到机器人抛光、打磨、表面处理等作业场合，适用于工业加工应用，且效果良好。
Claims (5)
1.一种机器人柔性自适应末端装置，机器人末端设有连接法兰，其特征在于，定法兰(1)与连接法兰固定连接，定法兰(1)同时固定连接柔性无静摩擦调节装置(2)固定端和垂直轨条(5)，垂直轨条(5)垂直于定、动法兰设置，对应垂直轨条(5)设置滑块(4)，滑块(4)套设于垂直轨条(5)上，滑块(4)和柔性无静摩擦调节装置(2)动作端分别与动法兰(3)固定连接，柔性无静摩擦调节装置(2)设有动力调节阀(11)，对应柔性无静摩擦调节装置(2)设置压力传感器，对应定、动法兰设置位置传感器(7)，动力调节阀(11)、位置传感器(7)和压力传感器分别与控制器(8)相连接，动法兰(1)和定法兰(3)之间连接伸缩橡胶套(9)。
2.根据权利要求1所述的机器人柔性自适应末端装置，其特征在于，所述柔性无静摩擦调节装置(2)采用气缸或气动肌肉，定法兰(1)上对应柔性无静摩擦调节装置(2)设有进出气口(10)。
3.根据权利要求1或2所述的机器人柔性自适应末端装置，其特征在于，所述定法兰(1)和动法兰(3)相对面上对应设置环形凹槽，伸缩橡胶套(9)两端分别固定在定、动法兰上的环形凹槽内。
4.根据权利要求1所述的机器人柔性自适应末端装置，其特征在于，所述垂直轨条(5)两侧设有轨道(12)，滑块(4)套设于垂直轨条(5)上，滑块(4)内侧对应轨道(12)设置滑槽(13)，滑槽(13)和轨道(12)之间并排设置滚珠(14)，滑块(4)两端设置密封端盖(15)，靠近定法兰(1)的密封端盖(15)对应滚珠(14)设有润滑孔(16)。
5.根据权利要求1或4所述的机器人柔性自适应末端装置，其特征在于，所述滑块(4)外侧面通过L型固定板(6)与动法兰(3)固定连接。
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