[发明专利]单自由度柔性臂的实验平台

说明书

本发明公开了一种单自由度柔性臂的实验平台，属于实验验证平台技术领域，包括基座、关节和手臂，基座安装在底部，关节和手臂相连组成机械臂，关节位于基座上方，关节内设有步进电机，关节外设有驱动器和信号发生器，信号发生器连接驱动器，驱动器连接步进步进电机，关节末端连接柔性臂进行实验。本发明通过在基座上安排关节和手臂构成机械臂，在关节外设置了驱动器和信号发生器，解决了柔性臂的不同工况所需的驱动力。

技术领域

本发明属于实验验证平台技术领域，涉及单自由度柔性机械臂的实验方向，具体涉及一种单自由度柔性臂的实验平台。

背景技术

柔性机械臂的柔性主要来自于杆的弹性变形和关节弹性变形两个方面。不论是连杆还是关节的变形都会给机械臂的末端带来静态和动态的形变，存在一定的误差。当机械臂在负载情况下和本身自重一起使得机械臂的各个连杆与关节出现形变，并且这些形变会逐步累加，最终集中到机械臂的末端形成末端位置误差这种静态的变形误差在串联机器臂中表现更为明显。连杆和关节变形导致的震荡给机械臂的动态性能带来影响，形成动态变形误差。由此可见，连杆与关节引起的形变给机械臂的控制精度和动态性能带来了很大影响。

连杆产生的形变主要是由于机械臂系统结构的刚度较低导致。连杆的动能与势能相互作用形成了连杆的柔性。尤其是连杆越长，柔性越为明显。连杆的拉伸、弯曲和扭曲导致的机械臂柔性主要表现为震动和弯曲形变，从而增加了机械臂的控制难度。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种单自由度柔性臂的实验平台，通过在基座上安排关节和手臂构成机械臂，在关节外设置了驱动器和信号发生器，解决了柔性臂的不同工况所需的驱动力。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种单自由度柔性臂的实验平台，所述单自由度柔性臂的实验平台包括基座、关节和手臂，基座安装在底部，关节和手臂相连组成机械臂，关节位于基座上方，关节内设有步进电机，关节外设有驱动器和信号发生器，信号发生器连接驱动器，驱动器连接步进步进电机，关节末端连接柔性臂进行实验。

上述装置中，所述实验平台还包括内轴、轴承、键、外接轴、轴承端盖、第一螺栓、垫片、第二螺栓和连杆，步进电机通过第二螺栓固定在基座上，步进电机的输出轴用键结构连接外接轴，外接轴与内轴配合，通过第一螺栓连接固定，内轴的外圈与基座的内圈用来与轴承配合，轴承端盖与基座连接，外接轴通过垫片与基座的定位孔相连，连杆连接于外接轴上，连杆是柔性臂。所述连杆是可更换的实验连杆。驱动器内设有步进电机驱动电路。

本发明有益效果是:本发明提供一种单自由度柔性臂的实验平台，在基座上安装关节和手臂构成机械臂，设置驱动装置和信号发生器，可模拟多种工况来进行实验研究，可通过调节驱动装置来模拟机械臂在实际工作中的驱动情况，并且可在外接轴上快速更换不同规格和大小的建议柔性臂，装置结构简单易于改进。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本发明的具体实施方式的单自由度柔性机械臂的构型图。

图2是本发明的具体实施方式的单自由度柔性机械臂的结构示意图。

图3是本发明的具体实施方式的实验平台驱动原理图。

图4是本发明的具体实施方式的驱动电路示意图。

图中：1-步进电机，2-基座，3-内轴，4-轴承，5-键，6-外接轴，7-轴承端盖，8-第一螺栓，9-垫片，10-第二螺栓，11-连杆。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。