一種應(yīng)用于打磨工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的末端力反饋系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及力反饋系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于打磨工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的末端力反饋系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近20年來(lái)，機(jī)器人為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化提供了一種有效的經(jīng)濟(jì)手段，它被廣泛應(yīng)用于零件的去除毛刺、倒角和研磨精加工等領(lǐng)域。隨著機(jī)器人在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的日益廣泛，許多場(chǎng)合要求機(jī)器人具有接觸力的感知和控制能力，例如在機(jī)器人的精密裝配、修刮或打磨工件表面、研磨和擦洗等操作過程中，要求保持其端部執(zhí)行器與環(huán)境接觸。所以機(jī)器人完成這些作業(yè)任務(wù)，必須具備這種基于力反饋的柔順控制的能力。傳統(tǒng)的機(jī)器人編程方式采用定義路徑與速度的原理。也就是說(shuō)，不論加工過程中受力大小，機(jī)器人的運(yùn)行路徑與速度始終保持預(yù)先所設(shè)的值。如果所設(shè)路徑與零件的表面或尺寸不吻合，將立即產(chǎn)生質(zhì)量問題，還可能損壞磨頭。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便的應(yīng)用于打磨工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的末端力反饋系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于打磨工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的末端力反饋系統(tǒng)，通過法蘭與機(jī)械臂連接，包括下基座、上基座、空氣彈簧、導(dǎo)向裝置、位移傳感器、壓縮彈簧、直線運(yùn)動(dòng)球軸承、比例閥與空氣壓縮機(jī)。
[0005]所述下基座與法蘭連接；所述上基座與下基座相對(duì)設(shè)置，且與所述下基座形成一容置空間。
[0006]空氣彈簧、導(dǎo)向裝置、位移傳感器錯(cuò)落分布于所述容置空間內(nèi)；壓縮彈簧與直線運(yùn)動(dòng)球軸承設(shè)于導(dǎo)向裝置內(nèi)；空氣壓縮機(jī)通過導(dǎo)氣管與空氣彈簧連接。
[0007]比例閥與空氣彈簧連接，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣彈簧內(nèi)的壓強(qiáng)控制。
[0008]進(jìn)一步地，所述應(yīng)用于打磨工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的末端力反饋系統(tǒng)還包括防塵套，其兩端通過箍環(huán)分別固定在上基座與下基座上。
[0009]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)向裝置包括導(dǎo)軌、導(dǎo)軌支架與導(dǎo)軌固定件，所述導(dǎo)軌與上基座固定連接，且可相對(duì)所述導(dǎo)軌支架運(yùn)動(dòng)，所述壓縮彈簧裹附于所述導(dǎo)軌上；所述導(dǎo)軌支架與下基座固定連接，所述直線運(yùn)動(dòng)球軸承安裝于導(dǎo)軌支架上。
[0010]所述導(dǎo)軌固定件用于與導(dǎo)軌連接固定所述壓縮彈簧。
[0011]所述比例閥的出氣口與所述空氣彈簧相連，且所述比例閥包括給氣用電磁閥、排氣用電磁閥、壓力傳感器和控制板，所述壓力傳感器用于監(jiān)測(cè)出氣口的壓強(qiáng)值。
[0012]所述控制板與位移傳感器電連接，用于根據(jù)位移傳感器返回的電信號(hào)給比例閥發(fā)送調(diào)壓指令。
[0013]優(yōu)選地，所述空氣彈簧呈偏心放置于所述容置空間內(nèi)，且與導(dǎo)向裝置、位移傳感器呈三角分布。
[0014]打磨時(shí)，當(dāng)工件與磨具沒有接觸時(shí)，比例閥給空氣彈簧提供一個(gè)合適的壓力保證其氣密封性良好。當(dāng)工件與磨具發(fā)生接觸時(shí)，上基座相對(duì)于下基座發(fā)生相對(duì)位移，位移傳感器產(chǎn)生電信號(hào)，經(jīng)過調(diào)節(jié)后發(fā)送給控制板；控制板根據(jù)位移傳感器反饋的電信號(hào)給比例閥發(fā)送調(diào)壓指令，將壓力值調(diào)大；給氣用電磁閥開啟，排氣用電磁閥關(guān)閉，空氣壓縮機(jī)通過導(dǎo)氣管給空氣彈簧供氣，壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣彈簧內(nèi)的壓強(qiáng)值；空氣彈簧伸長(zhǎng)，帶動(dòng)上基座相對(duì)于下基座做偏離直線運(yùn)動(dòng)，由于導(dǎo)軌與上基座固定連接，導(dǎo)軌也相對(duì)導(dǎo)軌支架運(yùn)動(dòng)，直線運(yùn)動(dòng)球軸承被安裝在導(dǎo)軌支架上以減小導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)與導(dǎo)軌支架之間的摩擦力，此時(shí)的壓縮彈簧開始受到擠壓產(chǎn)生恢復(fù)力Fsp?ng，位移傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓縮彈簧的壓縮量，施加在工件與磨具接觸面上的接觸力Frantart為空氣彈簧產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力F p與壓縮彈簧產(chǎn)生的恢復(fù)力Fspring之差；接觸力FrantM分解成壓力傳感器和位移傳感器的電信號(hào)傳送給控制板，控制板將其與要求的力作比較，若相同，則保持此時(shí)的壓強(qiáng)值不變；若不同，則需要根據(jù)它們之間的差值e繼續(xù)調(diào)節(jié)壓力；重復(fù)以上過程直至差值e為零。
[0015]基于上述技術(shù)方案的公開，本實(shí)用新型提供的所述應(yīng)用于打磨工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的末端力反饋系統(tǒng)通過比例閥實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣彈簧內(nèi)的壓強(qiáng)控制，將空氣彈簧和壓縮彈簧產(chǎn)生的合力施加在待打磨的工件與磨具的接觸上，可以實(shí)現(xiàn)接觸力的調(diào)節(jié)，可降低打磨過程中對(duì)工業(yè)機(jī)器人位置精度的要求，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，且該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于控制，易于在打磨生產(chǎn)線上的推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型提供的一種應(yīng)用于打磨工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的末端力反饋系統(tǒng)的原理圖；
[0017]圖2a為本實(shí)用新型提供的一種應(yīng)用于打磨工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的末端力反饋系統(tǒng)的整體外觀圖；
[0018]圖2b為本實(shí)用新型提供的一種應(yīng)用于打磨工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的末端力反饋系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖2c為本實(shí)用新型提供的一種應(yīng)用于打磨工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的末端力反饋系統(tǒng)中比例閥的安裝位置示意圖；
[0020]圖3a為本實(shí)用新型提供的一種應(yīng)用于打磨工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的末端力反饋系統(tǒng)中導(dǎo)向裝置的爆炸視圖；
[0021]圖3b為本實(shí)用新型提供的一種應(yīng)用于打磨工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的末端力反饋系統(tǒng)中導(dǎo)向裝置的裝配結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖4為本實(shí)用新型提供的一種應(yīng)用于打磨工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的末端力反饋系統(tǒng)中比例閥的動(dòng)作原理圖；
[0023]圖5為本實(shí)用新型提供的一種應(yīng)用于打磨工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的末端力反饋系統(tǒng)的控制原理圖。
[0024]附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0025]法蘭1、下基座2、比例閥3、空氣彈簧4、位移傳感器5、導(dǎo)向裝置6、直線運(yùn)動(dòng)球軸承7、壓縮彈簧8、上基座9、箍環(huán)10、防塵套11、空氣壓縮機(jī)12、導(dǎo)軌13、導(dǎo)軌支架14、卡子15.16、導(dǎo)軌固定件17、供氣口 SUP、排氣口 EXH、出氣口 OUT、給氣用電磁閥31、排氣用電磁閥32、壓力傳感器33、控制板34。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳述。
[0027]請(qǐng)參閱圖1至圖3，本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于打磨工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的末端力反饋系統(tǒng)，通過法蘭I與機(jī)械臂連接，包括下基座2、上基座9、空氣彈簧4、導(dǎo)向裝置6、位移傳感器5、壓縮彈簧8、直線運(yùn)動(dòng)球軸承7、比例閥3、防塵套11與空氣壓縮機(jī)12。
[0028]請(qǐng)參閱圖2a及圖2b，所述下基座2與法蘭I連接，用于將所述應(yīng)用于打磨工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的末端力反饋系統(tǒng)與機(jī)器人的機(jī)械臂連接；所述上基座9與下基座2相對(duì)設(shè)置，且與所述下基座2形成一容置空間。所述防塵套11其兩端通過箍環(huán)10分別固定在上基座9與下基座2上。
[0029]請(qǐng)參閱圖1及圖2b，所述空氣彈簧4、導(dǎo)向裝置6、位移傳感器5錯(cuò)落分布于所述容置空間