[发明专利]一种机器人夹持装置及控制方法

权利要求书

1.一种机器人夹持装置，其特征在于，包括：底板(100)、电机装置、第一齿轮(106-1)、第二齿轮(106-2)、第一夹持臂(107-1)、第二夹持臂(107-2)、双向螺杆(108)、压力传感器(109)和处理器(110)；

所述电机装置设置在所述底板(100)上，所述电机装置包括编码器(103)和电机(104)；

所述电机(104)的一端与所述编码器(103)连接，所述电机(104)的另一端与所述第一齿轮(106-1)连接；

所述第一夹持臂(107-1)和所述第二夹持臂(107-2)均设置在所述底板(100)上；

所述第一夹持臂(107-1)和所述第二夹持臂(107-2)相对设置，所述第一夹持臂(107-1)在朝向所述第二夹持臂(107-2)的侧面设置有压力传感器(109)；

所述双向螺杆(108)的一端依次穿过所述第一夹持臂(107-1)下部和所述第二夹持臂(107-2)下部，所述双向螺杆(108)的另一端设置有所述第二齿轮(106-2)；

所述第一齿轮(106-1)和所述第二齿轮(106-2)之间啮合传动；

所述处理器(110)分别与所述编码器(103)、所述电机(104)、所述压力传感器(109)连接；

所述底板(100)上设置有“U”型支架(101)和导轨(102)，所述“U”型支架(101)和所述导轨(102)并排设置在所述底板(100)上；

所述电机装置还包括减速器(105)，所述减速器(105)设置编码器(103)和所述第一齿轮(106-1)之间，且靠近所述第一齿轮(106-1)设置；

所述“U”型支架(101)包括设置在底板(100)上的横板和设置在横板两端的两竖板，所述“U”型支架(101)的一个竖板设置在所述编码器(103)和所述电机(104)之间，所述“U”型支架(101)的另一个竖板设置在所述电机(104)和所述减速器(105)之间；

所述第一夹持臂(107-1)和所述第二夹持臂(107-2)均设置在所述导轨(102)上；

所述第一夹持臂(107-1)上部和所述第二夹持臂(107-2)上部相对设置有“V”型曲面，所述第一夹持臂(107-1)的“V”型曲面上设置有所述压力传感器(109)；

所述第一夹持臂(107-1)和第二夹持臂(107-2)下部分别设有通孔，每个所述通孔中安装有一个螺母，所述双向螺杆(108)穿过所述螺母，并与所述螺母螺接；

所述处理器(110)还分别与光电开关和电位器(112)连接，所述光电开关包括原点开关(111-1)和限位开关(111-2)；所述原点开关(111-1)和所述限位开关(111-2)设置在所述导轨(102)上；

所述处理器(110)，用于接收上位机设定的第一夹持臂或第二夹持臂与夹持件之间的安全距离；用于通过编码器获得所述第一夹持臂或所述第二夹持臂与所述夹持件之间的当前距离；用于通过压力传感器获得所述第一夹持臂或所述第二夹持臂与所述夹持件之间的当前夹持力，并且根据力位移转换函数将所述当前夹持力转换为力反馈等效位移；以及用于根据所述安全距离、所述当前距离和所述力反馈等效位移，通过位置闭环PID控制算法驱动电机转动，所述电机转动带动第一夹持臂和第二夹持臂做夹持运动；

其中，当所述当前夹持力属于欠压力夹持区时，所述力反馈等效位移通过下式确定：

d＝k₁f (1)

式中，d为力反馈等效位移，k₁为第一增益系数，f为当前夹持力，且0≤f≤f₀，f₀为第一增益切换点；

当所述当前夹持力属于压力夹持区时，所述力反馈等效位移通过下式确定：

d＝k₁f₀+k₂(f-f₀) (2)

式中，d为力反馈等效位移，k₁为第一增益系数，k₂为第二增益系数，f为当前夹持力，且f₀≤f≤f₁，f₀为第一增益切换点，f₁为第二增益切换点；

当所述当前夹持力属于过压力夹持区时，所述力反馈等效位移通过下式确定：

d＝k₁f₀+k₂(f₁-f₀)+k₃(f-f₁) (3)

式中，d为力反馈等效位移，k₁为第一增益系数，k₂为第二增益系数，k₃为第三增益系数，f为当前夹持力，且f≥f₁，f₀为第一增益切换点，f₁为第二增益切换点。