[实用新型]嵌入式柔性机械臂振动控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及振动控制领域，尤其涉及一种嵌入式柔性机械臂振动控制 装置。

背景技术

柔性臂杆的使用是机械臂实现轻量化和高效率运行的一种有效途径，国内 外对在这方面已有较为广泛的研究，在动力学建模，轨迹跟踪、控制以及振动 抑制等方面具备了一定的研究基础。在实际应用方面，机械臂的关节是其核心 部件，在长期使用中由于润滑剂的消耗或损失，会造成关节齿轮减速器的磨损， 特别是在关节驱动器用于振动控制的情况下，这种磨损将会加剧，从而影响驱 动器的力学性能，严重时甚至会导致驱动器失效。为了减轻机械臂关节的工作 负担，延长使用寿命，需要将其从机械臂的弹性振动控制中解放出来，对振动 控制的实施另辟蹊径。外国学者MarcoSabatini等2012年在发表于Acta Astronautica上的文章中阐述了将压电智能材料用于机械臂的振动控制研究，在 受控机械臂上粘贴压电陶瓷片实现振动控制的目的，使机械臂的振动抑制问题 有了新的解决途径。这种粘贴式压电陶瓷是目前压电材料的主要应用方式，虽 然能够起到抑制机械臂振动和减轻关节驱动器工作负担的目的，但是粘贴层容 易从机械臂表层脱落以致失效，不利于粘贴型压电陶瓷的长期使用。

嵌入式压电陶瓷作动器是压电材料的一种新的应用方式，这种作动器通过 埋入受控结构内部，与受控结构形成相互耦合的整体，具有适用面广、输出力 大的特点。这种作动器同样能够以嵌入的方式安装于柔性空间机械臂内部，并 且不受外部环境变化的影响，可以在空间环境中长期使用。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种嵌入式 柔性机械臂振动控制装置，使其更具有产业上的利用价值。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种能够抑制柔性机械臂 的振动，提高柔性机械臂定位精度和运行效率的嵌入式柔性机械臂振动控制装 置。

本实用新型提出的一种嵌入式柔性机械臂振动控制装置，其特征在于：包括 形变壳体、支撑底座、压电作动器和振动测量控制系统，所述形变壳体通过预 紧螺栓与所述支撑底座固定连接，所述形变壳体的前端固设有供柔性机械臂转 接的接头，所述支撑底座的末端固设有供运动机构连接的凸块，所述压电作动 器嵌设在所述形变壳体中，所述压电作动器的前端固设一作动器顶杆，所述顶 杆伸出所述压电作动器并顶靠在所述接头上，所述压电作动器的后端与所述支 撑底座之间固定连接一压力传感器，所述振动测量控制系统控制所述压电作动 器的运作。

作为本实用新型的进一步改进，还包括一驱动电源，所述压电作动器上固 设有驱动电压输入端口，所述驱动电压输入端口与所述驱动电源电性连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述振动测量控制系统包括一计算机，一 信号解调器、数据采集卡和一安装在柔性机械臂上的振动传感器，所述振动传 感器与所述信号解调器单向通信连接，所述信号解调器与所述数据采集卡单向 通信连接，所述数据采集卡与所述计算机双向通信连接，所述数据采集卡与所 述驱动电源单向通信连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述压力传感器上固设有信号输出端口， 所述信号输出端口与所述数据采集卡单向通信连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述形变壳体和支撑底座均呈对称结构设 计，所述形变壳体中对称设有两个柱状空腔，所述支撑底座的前端部分对称设 有两个定位口，所述压电作动器为两个，所述压电作动器安装在所述柱状空腔 中，所述压力传感器定位在所述定位口中。

作为本实用新型的进一步改进，所述作动器顶杆的头部呈球形，所述接头 的后端部分对称固设有两个刚性垫块，所述作动器顶杆的头部顶靠在所述刚性 垫块上。

作为本实用新型的进一步改进，所述预紧螺栓位于所述形变壳体和所述支 撑底座的中间。

作为本实用新型的进一步改进，所述压电作动器为嵌入式压电陶瓷作动器。

作为本实用新型的进一步改进，所述压力传感器为轮辐式压力传感器。

作为本实用新型的进一步改进，所述形变壳体和支撑底座均由不锈钢制成。