[发明专利]一种机器人末端执行器及机器人

说明书

本发明公开了一种机器人末端执行器及机器人，属于打磨加工技术领域。该机器人末端执行器用于对工件的打磨加工，包括执行工具、回转单元、旋转单元、超声波振子及恒力控制组件，其中，回转单元的一端与执行工具连接，回转单元用于带动执行工具做回转运动；旋转单元用于带动回转单元做旋转运动，旋转运动方向与回转运动方向不在同一方向；超声波振子与旋转单元连接，超声波振子用于带动回转单元及执行工具做轴向振动；恒力控制组件用于使执行工具与工件保持恒定接触压力。一种机器人包括上述的机器人末端执行器。本发明提供的机器人末端执行器，通过结构设计和恒定接触压力的控制，简化了结构，降低了控制难度，提高了加工质量和工作效率。

技术领域

本发明涉及打磨加工技术领域，尤其涉及一种机器人末端执行器及机器人。

背景技术

目前，飞机机体和大部件的全面加工是民用飞机制造商和维修厂在涂装工艺方面最主要的工作和难度最大的工艺，加工产生的缺陷会直接反映到最终的外观，涂装前飞机的表面加工质量很大程度上决定了飞机最终的涂装质量和效果。目前飞机制造过程中普遍采用手持式气动打磨机，完全依靠人的经验控制打磨力、角度、时间，存在加工质量稳定性差、效率低下等问题，尤其是加工复合材料机身可靠性难以保证，加工过程中大量的粉尘会对操作人员健康造成巨大的伤害。

现有的自动打磨装置中，如无轴向振动的旋转加工末端执行装置，对于像碳纤维复合材料这样的硬脆材料加工，由于需要较大的切削力进行切削，加工过程中会使工件产生较大的表面粗糙度等，工件表面质量效果不理想；对于机器人柔性打磨系统，通过在打磨工具前加装力传感器，捕捉加工压力，根据压力调整机械臂的末端位置，从而实现柔性加工，然而反馈控制系统带有一定的延迟性，这种柔性控制策略保持恒定压力的效果并不理想；对于超声磨削装置，通过在电机与加工工具之间加装超声波振子，实现加工工具的旋转振动加工，但装置体积较大，结构复杂，不适合加装在机器人上。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种机器人末端执行器，简化结构，提高加工质量及工作效率；对执行工具进行多角度调节，增大加工灵活性；并使执行工具相对于工件保持一定的接触压力不变，降低控制难度，提高加工精度，减小执行工具磨损，及提高对材料的适应性。

本发明的第二个目的在于提供一种机器人，简化结构，降低控制难度，提高加工质量和加工效率。

为实现第一个目的，本发明采用以下技术方案：

一种机器人末端执行器，用于对工件的打磨加工，包括：

执行工具；

回转单元，其一端与执行工具连接，回转单元用于带动执行工具做回转运动；

旋转单元，用于带动回转单元做旋转运动，旋转运动方向与回转运动方向不在同一方向；

超声波振子，与旋转单元连接，超声波振子用于带动回转单元及执行工具做轴向振动；

恒力控制组件，用于使执行工具与工件保持恒定的接触压力。

可选地，旋转单元包括旋转气缸，旋转气缸的缸体与超声波振子连接，旋转气缸的活塞杆与回转单元连接。

可选地，恒力控制组件包括：

控制器本体；

力传感器，用于检测执行工具受力大小，并反馈给控制器本体；

位移传感器，用于检测执行工具与工件的间距，并反馈给控制器本体；

比例阀，通过控制器本体主动调整或者根据力传感器和位移传感器反馈的信息以控制旋转气缸。

可选地，回转单元包括电主轴，电主轴与旋转单元连接，电主轴的输出端与执行工具连接。

可选地，电主轴上连接有刀柄,执行工具安装在刀柄上。