[发明专利]基于弹性基座直线运动的柔性臂振动检测装置及控制方法有效

专利信息
申请号: 202010816613.8 申请日: 2020-08-14
公开(公告)号: CN112092014B 公开(公告)日: 2022-02-15
发明(设计)人: 邱志成;刘春政;陈国豪 申请(专利权)人: 华南理工大学
主分类号: B25J19/00 分类号: B25J19/00;G01H11/08
代理公司: 广州市华学知识产权代理有限公司 44245 代理人: 王东东
地址: 510640 广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 基于 弹性 基座 直线运动 柔性 振动 检测 装置 控制 方法
【权利要求书】:

1.一种基于弹性基座直线运动的柔性臂振动检测装置,其特征在于,包括弹性基座柔性臂本体部分、振动检测部分及振动控制部分;

所述弹性基座柔性臂本体部分包括压缩弹簧、拉伸弹簧、直线导轨滑块基座、连接板、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、直线导轨,滚珠丝杠导轨、滚珠丝杠滑块基座、行星减速器、柔性板及L型架;

两根压缩弹簧与两根拉伸弹簧相互间隔,且并联设置在两块连接板之间构成弹性基座;

滚珠丝杠导轨与两根直线导轨平行安装在底座上,滚珠丝杠导轨与第一伺服电机的输出端连接,滚珠丝杠滑块基座与直线导轨滑块基座通过连接板进行连接,第一伺服电机驱动滚珠丝杠导轨运动,滚珠丝杠导轨上的滚珠丝杠滑块基座通过连接板带动两侧的直线导轨滑块进行同步运动;所述柔性板为两块,柔性板的一端通过L型架与行星减速器的输出端连接,该端为柔性板的固定端,柔性板的另一端为自由端,所述行星减速器输入端与伺服电机连接;所述伺服电机包括第二伺服电机及第三伺服电机,两个伺服电机通过伺服电机支架固定在两侧的直线导轨滑块上,分别用于抑制两块柔性板的振动;

所述振动检测部分包括压电陶瓷传感器、加速度传感器、电荷放大器、端子板、运动控制卡及计算机,所述计算机与运动控制卡相互连接,所述运动控制卡与端子板相互连接,所述压电陶瓷传感器及加速度传感器设置在柔性板上,检测振动信号通过电荷放大器放大后输入端子板;

所述振动控制部分驱动第一伺服电机带动弹性基座直线运动,根据振动检测部分的反馈信息得到控制信号驱动第二、第三伺服电机抑制柔性板的振动。

2.根据权利要求1所述的柔性臂振动检测装置,其特征在于,每块柔性板上粘贴有一块压电陶瓷传感器,粘贴位置是在距离柔性板固定端40mm的中间处,角度姿态为0°。

3.根据权利要求1所述的柔性臂振动检测装置,其特征在于,每块柔性板的自由端安装有一个加速度传感器,安装位置在距离自由端20mm的中间处。

4.根据权利要求1所述的柔性臂振动检测装置,其特征在于,所述两块柔性板夹角为180度。

5.根据权利要求1所述的柔性臂振动检测装置,其特征在于,所述振动控制部分包括:

计算机根据设定的速度大小输出相应的信号经过运动控制卡传输到第一伺服驱动器,第一伺服驱动器控制第一伺服电机进行相应的转动,同时,第一伺服电机的转动速度、转动角度信号通过内部的编码器获得并传输到第一伺服驱动器,第一伺服驱动器再通过端子板经由运动控制卡实时传输回到计算机;

计算机根据压电陶瓷传感器和加速度传感器检测到的振动信号,运行相应的振动控制算法算出合适的振动控制量,并传输到运动控制卡、经由端子板传输到第二及第三伺服驱动器,分别控制第二及第三伺服电机进行相应的驱动以实现对柔性板的振动控制。

6.根据权利要求1所述的柔性臂振动检测装置,其特征在于,所述滚珠丝杠导轨为滚动接触类型导轨。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的柔性臂振动检测装置的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:

第一步:利用压电陶瓷传感器和加速度传感器检测到柔性板的振动信息,得到相应的振动测量信号;

第二步:将第一步采集到的振动信号传送到电荷放大器进行信号放大后通过端子板传输到运动控制卡,经过其中A/D转换模块转换成数字信号后再输入到计算机中;

第三步:计算机收到压电陶瓷传感器和加速度传感器反馈的信号的同时,也收到由第一伺服电机的编码器反馈回来的电机转动速度、角度信息,计算机再运行相应的振动控制算法分别算出第一伺服电机与第二、第三伺服电机的控制量,再分别经过运动控制卡、端子板,分别经过各自伺服驱动器,分别对第一伺服电机、第二及第三伺服电机进行对应的驱动,以实现对柔性板振动的抑制;

第四步:通过改变控制参数,反复试验,获取多次实验结果,得到基于弹性基座直线运动的柔性机械臂的振动特性及控制效果。

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