[发明专利]基于机器视觉的柔性机械臂减振试验装置及其使用方法

说明书

技术领域：

本发明涉及柔性机械臂的试验装置，特别是一种基于机器视觉的柔性机械臂减振装置及其使用方法。

背景技术：

柔性机械臂因其重量轻、阻尼小等优势在航天、医疗等各个领域扮演着重要角色，随着对其需求的日益增加，对柔性机械臂的性能要求也在逐步提升。为了保证机械臂的运动精准与定位精度，对其进行振动控制在工业应用中显得十分必要。

采用压电片进行振动控制是常用的控制方法，在此基础上引入机器视觉技术实现实时控制是一个新兴的课题。为了验证此方法的振动控制效果，需要进行相关试验，但是由于机械臂不同应用场合的特点，对使用中的机械臂进行试验和研究不切实际，所以为了直观的进行科研试验，且保证模拟效果，需要一种试验装置在满足上述条件的情况下进行试验。

发明内容：

本发明的目的是提供一种结构简单、可操作性强、效果直观的基于机器视觉的柔性机械臂减振试验装置及其使用方法，可对机械臂进行振动控制，并检验基于机器视觉的减振方法的控制效果。

实现本发明目的的解决方案为，设计一种基于机器视觉的柔性机械臂的减振试验装置及其使用方法，该装置包括第一步进电机、第二步进电机、固定基座、连接臂、柔性悬臂、CCD相机、镜头、相机平衡支架、压电片、电荷放大器和 PC机；第一步进电机固定在固定基座上，第一步进电机转轴通过连接臂与第二步进电机连接，用于驱动第二步进电机绕第一步进电机转轴转动，第二步进电机转轴与柔性悬臂、相机平衡支架连接，第二步进电机驱动柔性悬臂和相机平衡支架绕轴转动，CCD相机可移动地安装在相机平衡支架上，且CCD相机配置有镜头，其输出端与PC机电连接，电荷放大器输入端与PC机电连接，输出端与压电片电连接，所述压电片粘贴于柔性悬臂的最大应力处。

本发明设计的试验装置，具有以下显著优点：(1)基于机器视觉的柔性机械臂减振试验装置，能够模拟实际振动控制，并且结构简单。(2)采用双关节柔性机械臂，能够试验不同自由度机械臂的控制效果。(3)装置的平衡结构设计，为电机的运转提供保障，提高了转动性能。(4)柔性悬臂前端设计相关结构，保证了视觉采集图像的无偏角，避免了非直视现象导致的测量误差，并配合压电片进行振动控制，保证了实时的控制可行性。(5)整个装置采用组合装配结构，可在此装置基础上简单调整，进行其他机器视觉、振动控制以及机械臂运动等相关实验，适用性高。

附图说明：

图1是本发明基于机器视觉的柔性机械臂减振试验装置的结构示意图；

图2是相机平衡支架的结构示意简图；

图3是电机平衡支架的结构示意简图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明采用机器视觉的方法，在不接触的前提下，模拟实际应用，实现对柔性双关节机械臂进行减振控制的试验装置及方法。

如图1所示，基于机器视觉的柔性机械臂减振试验装置包括第一步进电机1、第二步进电机2、固定基座3、连接臂4、柔性悬臂5、CCD相机6、镜头7、相机平衡支架8、压电片9、电荷放大器10和PC机11。其中，柔性悬臂5由两个相互垂直的矩形片状结构的柔性材料组成，垂直相交处作为自由端，转动时，由于材料的柔性，臂杆的自由端会产生相应振动。如图2所示，相机平衡支架8 为一板状结构，在中间位置开设有第一通孔15、第二通孔17和安装槽18，第一通孔15与第二步进电机2的转轴直径相同，用于将其固定安装在第二步进电机 2转轴上；安装槽18用于安装固定CCD相机6，并且CCD相机6在平衡支架上可移动；除此之外，相机平衡支架8还开设有第二通孔17，第二通孔17开设在相机平衡支架8远离安装槽18的一侧，第二通孔17用于悬挂第二配重件14，第二配重件14可以在第二通孔17中移动，以适应不同重量，达到平衡CCD相机6重量的作用。