[发明专利]一种用于机器人末端的恒力装置及其控制方法

摘要

本发明涉及一种用于机器人末端的恒力装置及其控制方法，包括动力气缸、导向机构、中央控制组件、固定安装盖和放置安装盖；所述固定安装盖上设置有固定通孔，所述固定安装盖的下端设置有所述导向机构、中央控制组件和动力气缸，所述导向机构和动力气缸的一端分别通过所述固定通孔与所述固定安装盖相连；所述导向机包括导向套筒和导向轴，所述导向轴套接于所述导向套筒内；所述中央控制组件电连接所述动力气缸；本发明的恒力装置通过结合模拟量定位气缸传感器、加速度传感器和电控比例调压阀，通过内部算法，使得恒力装置带动工具与接触面保持恒定的压力提高了恒力装置的动态响应性能和稳定性，使其具有较高的精度，实用性较强。

主权项

1.一种用于机器人末端的恒力装置的控制方法，其特征在于：包括动力气缸、导向机构、中央控制组件、固定安装盖和放置安装盖；所述固定安装盖上设置有固定通孔，所述固定安装盖的下端设置有所述导向机构、中央控制组件和动力气缸，所述导向机构和动力气缸的一端分别通过所述固定通孔与所述固定安装盖相连；所述导向机构 包括导向套筒和导向轴，所述导向轴套接于所述导向套筒内；所述中央控制组件电连接所述动力气缸；所述放置安装盖上设置有安装通孔和夹套凹槽，所述导向机构的另一端通过所述夹套凹槽与所述放置安装盖相连，所述动力气缸的另一端通过所述安装通孔与所述放置安装盖相连；所述中央控制组件包括加速度传感器、模拟量定位气缸传感器、电控比例调压阀、二位五通电磁阀、气路接头和电磁阀底座，所述电控比例调压阀、二位五通电磁阀和气路接头分别设置于所述电磁阀底座上，所述加速度传感器、模拟量定位气缸传感器和所述电磁阀底座均设置于所述固定安装盖的下端；还设置有浮动接头，所述浮动接头设置于所述动力气缸的活塞杆的一端，所述浮动接头通过所述安装通孔与所述放置安装盖相连；所述导向机构还设置有花键母、花键挡块、胀套和胀紧夹套，所述花键母套接所述导向轴，所述导向套筒套接所述花键母，所述导向轴的一端设置有所述花键挡块，所述导向轴的另一端套接于所述胀紧夹套，所述胀紧夹套的外壁设置有胀套；所述中央控制组件还设置有底座安装块，所述电磁阀底座与底座安装块相连，所述底座安装块和模拟量定位气缸传感器分别通过所述固定通孔与所述固定安装盖相连，所述加速度传感器设置于所述电控比例调压阀的一侧；还设置有气管弯头和排气弯头，所述固定安装盖的外壁设置有若干个连接通孔，所述气管弯头和排气弯头与所述连接通孔相连；所述导向套筒下端的外壁设置有嵌套件，所述动力气缸通过所述嵌套件固定于所述导向机构的一侧；还设置有盖面法兰和连接铝盖，所述盖面法兰设置于所述固定安装盖的上端，所述连接铝盖设置于所述放置安装盖的一端；还设置有防尘罩，所述防尘罩的两端分别与所述固定安装盖和放置安装盖的一端相连；包括步骤如下：步骤1：将恒力装置安装于机器人末端的盖面法兰上，加工工具安装于所述恒力装置的下端，机器人内的控制系统设定末端的负载质量为mi，恒定输出力的目标值为Fa，Fa为恒力装置输出的拉力或者压力；步骤2：测量所述恒力装置的姿态角度，所述姿态角度为恒力装置的轴线与加工水平面的夹角，设定夹角为α；步骤3：判断Fa是否大于0，判断所述恒力装置的动力气缸的运动方向；步骤4：通过内部算法，根据公式为Fa=Fi-ƒ+migsinα或Fa=Fi+ƒ+migsinα，计算得出所述恒力装置的输出力为Fi，mig为末端负载所受到的重力；ƒ为装置运动时所收到的摩擦力；步骤5：根据输出力Fi的大小，通过二位五通电磁阀控制所述恒力装置的动力气缸的输出方向；步骤6：通过内部算法，根据公式为P= Fi/S，计算得出所述恒力装置内部输入气缸的压缩空气压力P，S为恒力装置内部气缸活塞的受力面积；P为恒力装置内部输入气缸的压缩空气压力；步骤7：根据所述P的大小，通过电控比例调压阀调整所述动力气缸的气压值为P1=P，进而测量末端的实际输出力为F；步骤8：所述机器人内的控制系统对实际输出力F与目标值Fa 进行比较，判断F-Fa=0是否成立，若F-Fa＝0，则保持所述P输出；若F-Fa≠0，则执行步骤2。