[发明专利]基于往复振动链体弹性基座的柔性机械臂控制装置及方法

权利要求书

1.一种基于往复振动链体弹性基座的柔性机械臂控制装置，其特征在于，包括柔性臂本体部分、振动检测部分及振动控制部分；

所述柔性臂本体部分包括活塞式激振器、直线导轨、挡板及三个结构相同的柔性单体，三个柔性单体通过两根弹簧依次连接，且设置在直线导轨上，挡板与位于尾端的柔性单体通过弹簧连接，活塞式激振器与位于首端的柔性单体通过弹簧连接，在活塞式激振器的激励下，三个柔性单体沿直线导轨产生往复振动；

所述振动检测部分用于检测柔性单体的振动信号；

所述振动控制部分用于接收振动信号及抑制柔性单体的振动。

2.根据权利要求1所述的柔性机械臂控制装置，其特征在于，柔性单体包括导轨滑块、柔性梁、支撑轴、伺服电机及行星减速器；

所述行星减速器通过支架固定在导轨滑块上，其输入端与伺服电机连接，其输出端与支撑轴固定，导轨滑块设置在直线导轨上，支撑轴的两侧均固定一块柔性梁，伺服电机驱动两块柔性梁在水平面内摆动。

3.根据权利要求2所述的柔性机械臂控制装置，其特征在于，所述振动检测部分包括压电陶瓷传感器、激光位移传感器、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设置在柔性梁上，检测振动信号输入电荷放大器，电荷放大器与端子板连接；

所述激光位移传感器设置在柔性梁的一侧，其检测振动信号通过端子板、运动控制卡输入计算机。

4.根据权利要求3所述的柔性机械臂控制装置，其特征在于，所述振动控制部分包括压电陶瓷驱动器、伺服电机驱动器及压电放大电路，计算机根据激光位移传感器及压电陶瓷传感器的检测信息，得到主动控制信号，依次通过运动控制卡及端子板，输入压电放大电路及伺服电机驱动器，进一步驱动伺服电机及压电陶瓷驱动器，抑制振动。

5.根据权利要求3所述的柔性机械臂控制装置，其特征在于，所述压电陶瓷传感器的数目为6，每块柔性梁粘贴一片，具体在柔性梁宽度方向的中心线上，距离固定端80mm，姿态角为0°且单面粘贴。

6.根据权利要求4所述的柔性机械臂控制装置，其特征在于，所述压电陶瓷驱动器的数目为24，每块柔性梁四片，分别粘贴在柔性梁宽度方向的中心线两侧，距离固定端25mm，姿态角为0°且双面粘贴，每面粘贴2片，用于抑制柔性梁的残余振动。

7.根据权利要求2所述的柔性机械臂控制装置，其特征在于，所述激光位移传感器的数目为6，分别通过激光位移传感器支架固定在实验台上，且位于柔性梁的一侧。

8.根据权利要求2所述的柔性机械臂控制装置，其特征在于，支撑轴的底部为盘型基座。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的柔性机械臂控制装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：启动活塞式激振器，激励基于链体弹性基座的柔性机械臂系统产生振动；

第二步：利用压电陶瓷传感器和激光位移传感器分别检测柔性梁的振动信息，获得相应的振动测量信号；

第三步：将第二步压电陶瓷传感器检测的振动信号传输到电荷放大器进行放大，将放大后的信号通过端子板传输到运动控制卡，通过运动控制卡的A/D转换模块转换成数字信号后传输到计算机；将激光位移传感器检测的振动信号经由端子板通过运动控制卡传输到计算机；

第四步：根据第三步获得的振动信息，计算机运行相应的振动控制算法，计算出伺服电机与压电陶瓷驱动器相应的控制量，将伺服电机的控制量通过运动控制卡经由端子板传输到伺服电机驱动器，伺服电机驱动器驱动伺服电机进行相应的转动；压电陶瓷驱动器的控制量经过运动控制卡内部的D/A转换模块转换成模拟信号，模拟信号通过端子板且经过压电放大电路放大后，驱动压电陶瓷驱动器抑制柔性梁的振动；

第五步：通过改变控制参数，反复试验，获取多次实验结果，得到基于往复振动链体弹性基座的柔性机械臂的振动特性及控制效果。