[发明专利]一种用于多自由度机械臂的制动装置及控制方法

权利要求书

1.一种用于多自由度机械臂的制动装置，其特征在于，所述装置包括：

制动架(20)，其安装于多自由度机械臂的定子(10)上，用于与制动执行元件(70)配合实现多自由度机械臂的制动；

球铰制动座(50)，用于制动执行元件的安放与固定，所述球铰制动座(50)的底座为球面形，其固定在多自由度机械臂左右两部分动子(40、60)之间，多自由度机械臂左半动子(40)和多自由度机械臂右半动子(60)端部分别开有半球形凹槽与所述球铰制动座的球形底座形成球面配合；

滚珠花键(30)，用于提供多自由度机械臂轴向移动自由度，传递扭矩，所述滚珠花键(30)一端通过法兰与多自由度机械臂动左半动子(40)相连接，另一端通过花键与多自由度机械臂右半动子(60)相连接；

制动执行元件(70)，用于在多自由度机械臂断电时立刻动作，与制动架配合提供多自由度机械臂的制动力；

力传感器(80)，直接与制动执行元件(70)表面相接触，用于检测所述制动执行元件(70)端部的压力；

导向杆(90)，其底部用于所述力传感器(80)的安装，其顶部嵌入所述制动架(20)的凹槽中为所述球铰制动座(50)提供导向。

2.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述制动架(20)开有环形导向凹槽，其通过螺钉安装在所述多自由度机械臂定子(10)上。

3.根据权利要求1或2所述的制动装置，其特征在于，所述多自由度机械臂左半动子(40)设有环形分布的凹槽(42)，所述多自由度机械臂右半动子(60)也设有环形分布的凹槽(62)。

4.根据权利要求1或2所述的制动装置，其特征在于，所述力传感器(80)安装在所述制动执行元件(70)和导向杆(90)之间。

5.根据权利要求3所述的制动装置，其特征在于，所述制动执行元件为气缸。

6.根据权利要求5所述的制动装置，其特征在于，所述气缸的伸出杆端部安装有力传感器(80)，用以检测气缸杆输出和承受力的大小。

7.根据权利要求4-5任一所述的制动装置，其特征在于，所述力传感器为六个，分别设置在六个所述导向杆上；所述力传感器(80)为柱式压力传感器，用于实时检测表面的压力，输出与所测力线性相关的模拟电压。

8.根据权利要求3所述的制动装置，其特征在于，所述球铰制动座(50)外围环形分布有由圆柱杆和制动执行元件(70)安装底座组成的杆架用以所述制动执行元件的安装。

9.一种制动系统，其特征在于，所述系统包括根据权利要求1-9所述的制动装置以及用于检测多自由度机械臂的通、断电状态的状态监测装置，用于制动执行元件的压力精确控制的压力控制阀以及用于所述压力控制阀压力控制的制动控制器；所述制动控制器接收状态监测装置和力传感器的信号，并且通过控制压力控制阀来调节制动执行元件工作气压大小，使得力传感器的输出保持在设定值或设定值附近小范围波动，以实现制动控制功能。

10.根据权利要求9所述的控制系统进行制动控制的方法，其中包括以下步骤：

首先由状态监测装置检测多自由度机械臂的工作状态，如果状态检测装置检测到多自由度机械臂处于非工作状态，则输出高电平给制动控制器，制动控制器接收到该信号后，制动控制器工作，接收力传感器的输出电压根据该输入处理计算输出控制信号，控制压力控制阀使气路系统为制动执行元件提供合适的压力，制动执行元件与制动架产生相互作用力，使力传感器均处于设定值或在设定值附近小范围浮动，实现多自由度机械臂的制动；

如果是处于通电工作状态，则状态监测装置输出低电平，制动控制器也接收输入信号但不输出，此时制动执行元件处于自由伸缩状态，制动装置随着多自由度机械臂运动而运动不限制多自由度机械臂的自由度。