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专利号: 2022100024621
申请人: 上海博远升控制技术有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 手动工具;轻便机动工具;手动器械的手柄;车间设备;机械手
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种使用多峰输入整形法的抑振机器人,包括机器本体(1)、测距装置和控制系统,其特征在于:所述机器本体(1)还包括角度测量装置、测速装置和运动部件(2);所述测距装置包括激光测距仪(3)、抓取相机(4)和万向转动架(5),所述运动部件(2)设置若干识别点,抓取相机(4)能够抓取识别点,所述万向转动架(5)活动设置在机器本体(1)下端,激光测距仪(3)和抓取相机(4)安装在万向转动架(5)上,万向转动架(5)能够带动激光测距仪(3)和抓取相机(4)随识别点转动,且机器本体(1)的运动行程覆盖在抓取相机(4)的范围内,测距装置与控制系统电性连接;所述角度测量装置和测速装置分别安装在机器本体(1)下端且都与控制系统电性连接,所述控制系统内置二次系统输入整形算法、三次系统输入整形算法和多次系统输入整形算法。

2.根据权利要求1所述的一种使用多峰输入整形法的抑振机器人,其特征在于:所述万向转动架(5)包括底座(501)、竖直安装在底座(501)上的主轴(502)、水平活动安装在主轴(502)一侧且单独连接转动电机A的侧轴A(503)和水平活动安装在主轴(502)一侧且单独连接转动电机B的侧轴B(504),所述侧轴B(504)贯穿侧轴A(503)并能够相对侧轴A(503)进行同轴转动;所述侧轴A(503)外圆周面安装激光测距仪(3),侧轴B(504)远离主轴(502)一侧安装抓取相机(4);所述底座(501)底部设置导轨(505)与机器本体(1)活动连接,导轨(505)安装在机器本体(1)下端,导轨(505)能够使底座(501)相对机器本体(1)左右移动,底座(501)内部安装带动主轴(502)旋转的转动电机C,所述万向转动架(5)与控制系统电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种使用多峰输入整形法的抑振机器人,其特征在于:所述角度测量装置包括三维相机(6)和数据处理模块,所述主轴(502)包括内轴(5021)和外轴(5022),外轴(5022)套设在内轴(5021)上,且底部与转动电机C连接,外侧固定连接侧轴A(503)和侧轴B(504);所述外轴(5022)开设环形凹槽,三维相机(6)设置侧轴C(506)穿过环形凹槽固定在内轴(5021),用于抓取机器本体(1)运动前后的图像,所述内轴(5021)设置转动电机D,内轴(5021)与外轴(5022)分别独立运动;所述数据处理模块先将三维相机(6)抓取的图像进行模型化计算并输出三个方向轴的角度差值,之后上传控制系统。

4.根据权利要求3所述的一种使用多峰输入整形法的抑振机器人,其特征在于:所述测速装置为三维相机(6),所述三维相机(6)内置视觉测速软件,三维相机(6)通过间断周期性抓取识别点和视觉测速软件计算运动部件(2)的运动速度,即三维相机(6)每隔时间T0抓取一次运动部件图像,下一个T0内根据识别点调整三维相机(6)的相对位置。

5.根据权利要求1所述的一种使用多峰输入整形法的抑振机器人,其特征在于:所述机器本体(1)还包括振动阻尼器(7),所述振动阻尼器包括减震支撑体(701)、安装在减震支撑体(701)内部的内阻尼器(702)、串绕在内阻尼器(702)外周的变距弹性件(703)和调整变距弹性件(703)伸缩长度的旋转体(704);所述减震支撑体(701)安装在运动部件(2)上,内阻尼器(702)包括液压缸、伸缩活塞杆和压力传感器,所述伸缩活塞杆和液压缸水平安装在减震支撑体(701)内部。

6.根据权利要求4或5所述的一种使用多峰输入整形法的抑振机器人,其特征在于:所述控制系统还包括集成显示端和输入端,所述输入端内置在集成显示端,并能够输入运动部件(2)的自动运动设定参数,所述控制系统通过自动运动设定参数能够将其转换为运动状态,并依据不同的运动状态分别控制运动部件(2)使用二次系统输入整形算法、三次系统输入整形算法或多次系统输入整形算法进行抑振。

7.一种使用多峰输入整形法的抑振机器人的控制方法:A.若用户采用自动加工模式,则提前设置机器本体(1)的自动运动设定参数,控制系统将自动运动设定参数转化为运动部件(2)的运动轨迹,并分别依据不同的运动轨迹发送输入整形算法指令,其中匀速运动阶段对应二次系统输入整形算法、匀加速运动阶段对应三次系统输入整形算法、变加速运动阶段对应多次系统输入整形算法;

B.若用户采用手动加工模式,则

S1:运动部件(2)开始加工后,激光测距仪(3)测量运动部件(2)识别点在周期T内的运动距离、三维相机(6)测量运动部件(2)识别点在周期T内的角度变化值和运动部件(2)识别点在周期T内的运动速度变化,其中激光测距仪(3)、抓取相机(4)、三维相机(6)随万向转动架(5)移动抓取识别点,控制系统控制导轨(505)、主轴(502)、侧轴A(503)、侧轴B(504)、侧轴C(506)相对运动,使抓取相机(4)和三维相机(6)的抓取界面始终覆盖识别点,使激光测距仪(3)能够检测到运动部件(2);

S2:控制系统依据S1步骤的测量值判断运动部件(2)的运动轨迹,并提前分别依据不同的运动轨迹发送输入整形算法指令,其中匀速运动阶段对应二次系统输入整形算法、匀加速运动阶段对应三次系统输入整形算法、变加速运动阶段对应多次系统输入整形算法。

8.根据权利要求7所述的一种使用多峰输入整形法的抑振机器人的控制方法,其特征在于:所述二次系统输入整形算法为两个脉冲信号的相互抵消,使用二阶系统传递函数,即ζWt ζWt ζWt

两次脉冲幅度之和为1,幅值分别为A1=e /(1+e ),A2=1/(1+e ),其中,W为系统的自然系数、t=T/w、w为系统的阻尼振荡频率、ζ为系统的阻尼比;所述三次系统输入整形算法和多次系统输入整形算法依次类推。

9.根据权利要求8所述的一种使用多峰输入整形法的抑振机器人的控制方法,其特征在于:所述控制系统还包括轨迹预判模块和二次抑振模块,所述控制系统发送输入整形算法指令后,轨迹预判模块根据自动运动设定参数和整形指令计算并模拟运动部件(2)在整形阶段的运动轨迹,并在控制系统生成虚拟三维运动轨迹模型;所述二次抑振模块根据角度测量装置、测速装置和测距装置的实时测量数据计算运动部件(2)的实际运动轨迹并与虚拟三维运动轨迹模型对比,得到相对差值P,当相对差值P达到或超过调整差值P0时,控制系统依据多次系统输入整形算法重新输入整形算法指令,并重新生成虚拟三维运动轨迹模型,直至运动部件(2)的运动轨迹与虚拟三维运动轨迹模型的对比相对差值P在调整差值P0内。

10.根据权利要求8所述的一种使用多峰输入整形法的抑振机器人的控制方法,其特征在于:所述控制系统依据压力传感器测定示数判断运动部件(2)的运动状态,控制系统第一次发送输入整形算法指令后,再依据压力传感器测定示数重复输入二次计算后的输入整形算法指令,重复输入矫正后的多次输入整形算法指令直至振动阻尼器与机器本体(1)产生的振动、输入整形后误差振动相互抵消。