[实用新型]一种对力/力矩进行伺服控制的机械装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种伺服系统，尤其是涉及一种对力/力矩进行伺服控制的机械装置。

背景技术

在传统的工业应用中，数控机床、机器人等自动化装备进行装配、喷漆和弧焊等作业时，由于需要研究的物理接触较少，一般主要关注其位置控制问题；但这些自动化装备随着其应用范围的拓展，其与环境物理接触越来越多，问题也越来越突出。在现阶段的数控机床、机器人等自动化装备研究中，核心问题之一是：这些自动化装备在特定接触环境操作时，对可以产生任意作用力柔性的高要求和数控机床、机器人等自动化装备在自由空间操作时对位置伺服刚度及机械结构刚度的高要求之间的矛盾。数控机床、机器人等自动化装备能够对接触环境顺应的这种能力被称之为柔顺性(compliance)。该柔顺性分为主动柔顺性和被动柔顺性两类：数控机床、机器人等自动化装备凭借一些辅助的柔顺机构，使其在与环境接触时能够对外部作用力产生自然顺从，称为被动柔顺控制(Passive Compliant Control)；数控机床、机器人等自动化装备利用力的反馈信息采用一定的控制策略去主动控制作用力，称为主动柔顺控制(Active CompliantControl)，也称力控制(Force Control)。

但是数控机床、机器人等自动化装备采用被动柔顺装置进行作业，存在以下问题：(1)、无法根除数控机床、机器人等自动化装备高刚度与高柔顺性之间的矛盾；(2)、被动柔顺装置的专用性强，适应能力差，使用范围受到限制；(3)、数控机床、机器人等自动化装备加上被动柔顺装置，其本身并不具备控制能力，给数控机床、机器人等自动化装备控制带来了极大的困难，尤其在既需要控制作用力又需要严格控制定位的场合中，更为突出；(4)、无法使数控机床、机器人等自动化装备本身产生对力的反应动作，成功率较低等等。为克服被动柔顺控制存在的极大不足，主动柔顺控制应需而生，成为数控机床、机器人等自动化装备研究的一个主要方向。

随着数控机床、机器人等自动化装备在各个领域应用的日益广泛，许多场合要求数控机床、机器人等自动化装备具有接触力的感知和控制能力，即主动柔顺控制，例如在数控机床、机器人等自动化装备的精密装配、修刮或磨削工件表面、抛光和擦洗等操作过程中，要求保持其端部执行器与环境接触。数控机床、机器人等自动化装备完成这些作业任务，必须具备这种基于力反馈的柔顺控制的能力，即主动柔顺控制。但目前还没有一种结构简单、针对性强，可实现主动柔顺控制即力控制的装置。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、针对性强可实现力控制的对力/力矩进行伺服控制的机械装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种对力/力矩进行伺服控制的机械装置，包括驱动电机和输出轴，所述的驱动电机与所述的输出轴之间设置有传动机构，所述的输出轴上设置有阻抗机构。

所述的阻抗机构包括输入盘、输出盘、磁流变液和用于控制所述的磁流变液的磁场，所述的输出轴包括一级输出轴和二级输出轴，所述的一级输出轴与所述的输入盘固定连接，所述的二级输出轴与所述的输出盘固定连接，所述的磁流变液设置在所述的输入盘与所述的输出盘之间，所述的一级输出轴通过所述的传动机构与所述的驱动电机连接。

所述的传动机构包括带轮和传动带。

与现有技术相比，本实用新型的优点是由于输出轴上设置有阻抗机构，通过调节阻抗机构使输出盘输出所需的力矩，从而可实现对力/力矩进行实时的伺服控制，而且本装置克服了主动柔顺装置刚度系数和姿态变化导致的力/位耦合，为系统控制带来极大的便利；而机械系统整体由柔体系统转化为刚体系统，克服了柔体系统建模的非线性和不确定性，也给系统控制带来极大的便利；而对于被动柔顺控制来说，本装置从根本上消除了数控机床、机器人等自动化装备高刚度与高柔顺性之间的矛盾；此外，本装置的适应能力强，使用范围没有因为柔顺性而受到限制；且通过对力矩的控制可以方便地进行位移控制，为柔顺控制带来了广阔的前景。

附图说明

图1为本实用新型的连接结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。