持裝置 因夾持力過大而損壞。
【具體實(shí)施方式】 [0132] 十本實(shí)施方式是對實(shí)施方式十所述的控制方法的進(jìn)一步限定， 本實(shí)施方式中，所述控制方法還包括：
[0133] 位置闊值比較步驟:根據(jù)夾持臂當(dāng)前位置信息判斷夾持臂當(dāng)前位置是否超出夾持 臂的位置限制，并在判斷結(jié)果為是時(shí)結(jié)束所述方法，在判斷結(jié)果為否時(shí)重新執(zhí)行位置闊值 比較步驟。
[0134] 位置闊值可通過串口輸入到一號處理器中。位置闊值比較單元能夠避免夾持裝置 因位移過大而損壞。
【具體實(shí)施方式】 [0135] 十四：本實(shí)施方式是實(shí)施方式八所述的手操設(shè)備的控制方法，所述 方法由嵌入在二號處理器內(nèi)的軟件實(shí)現(xiàn)，所述方法包括W下步驟：
[0136] 位置指令發(fā)送步驟:將二號編碼器16發(fā)來的信號轉(zhuǎn)換為兩個(gè)V型定位夾持臂8的位 置指令，并向夾持裝置發(fā)送該位置指令；
[0137] 壓力信號接收步驟:接收夾持裝置發(fā)來的壓力信號，所述壓力信號即為阻尼力矩 指令；
[0138] 等效阻尼力矩獲得步驟:采集霍爾電流傳感器發(fā)來的電流信號，并根據(jù)磁粉制動(dòng) 器19的電流-阻尼力矩關(guān)系曲線將所述電流信號轉(zhuǎn)換為等效阻尼力矩；
[0139] 力矩偏差計(jì)算步驟:計(jì)算力矩偏差計(jì)，所述力矩偏差計(jì)=阻尼力矩指令一等效阻 尼力矩；
[0140] 磁粉制動(dòng)器控制信號發(fā)送步驟:利用閉環(huán)控制算法(如PID控制算法)將所述力矩 偏差轉(zhuǎn)換為磁粉制動(dòng)器控制信號，并將該磁粉制動(dòng)器控制信號發(fā)送給Η橋驅(qū)動(dòng)器25。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種力/位混合柔順控制的夾持裝置，其特征在于，該夾持裝置包括底板（1)、電機(jī)支 架（2)、電機(jī)(3)、一號編碼器(4)、減速器(5)、滑臺（6)、雙向螺桿(7)、兩個(gè)V型定位夾持臂 (8)、螺桿支架（10)、一號處理器、驅(qū)動(dòng)電路（12)、一號差分/TTL電平轉(zhuǎn)換電路和信號調(diào)理電 路； 電機(jī)支架(2)用于將電機(jī)(3)固定在底板（1)上，螺桿支架（10)用于將雙向螺桿(7)固定 在底板（1)上，且雙向螺桿(7)能夠繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)(3)用于通過減速器(5)帶動(dòng)雙向螺 桿(7)轉(zhuǎn)動(dòng)； 滑臺（6)固定在底板（1)上，且滑臺（6)的上表面設(shè)置有凹槽，該凹槽的長度方向與雙向 螺桿(7)的軸線平行;兩個(gè)V型定位夾持臂(8)相對設(shè)置，每個(gè)V型定位夾持臂(8)的夾持面均 設(shè)置有娃橡膠貼裝層(9)，且其中一個(gè)娃橡膠貼裝層(9)內(nèi)埋有壓力傳感器;兩個(gè)V型定位夾 持臂（8)分別與雙向螺桿(7)的兩端螺紋連接，兩個(gè)V型定位夾持臂（8)的底部均位于滑臺 (6)上的凹槽內(nèi)，并能夠沿該凹槽的長度方向移動(dòng)； 一號處理器的控制信號輸出端通過驅(qū)動(dòng)電路（12)連接電機(jī)(3)的控制信號輸入端，一 號編碼器(4)用于檢測電機(jī)(3)輸出軸的角位移，一號編碼器(4)的信號輸出端通過一號差 分/TTL電平轉(zhuǎn)換電路連接一號處理器的電機(jī)角位移信號輸入端，一號處理器的CAN總線接 口用于接收位置指令W及發(fā)送力反饋信號，壓力傳感器的檢測信號輸出端通過信號調(diào)理電 路連接一號處理器的夾持力反饋信號輸入端。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種力/位混合柔順控制的夾持裝置，其特征在于，一號處理 器內(nèi)嵌入夾持控制模塊，所述夾持控制模塊包括W下單元： 位置指令接收單元:接收位置指令； 壓力采集單元:采集壓力傳感器發(fā)來的壓力信號； 壓力信號發(fā)送單元:將壓力傳感器發(fā)來的壓力信號發(fā)送給手操設(shè)備； 力反饋等效位移獲得單元:利用力/位移轉(zhuǎn)換函數(shù)將采集到的壓力信號轉(zhuǎn)換為力反饋 等效位移； 夾持臂當(dāng)前位置獲得單元:將一號編碼器(4)發(fā)來的信號轉(zhuǎn)換為夾持臂當(dāng)前位置信息； 位移偏差計(jì)算單元:計(jì)算位移偏差，所述位移偏差二位置指令一力反饋等效位移一夾 持臂當(dāng)前位置； 電機(jī)控制信號發(fā)送單元:利用閉環(huán)控制算法將所述位移偏差轉(zhuǎn)換為電機(jī)控制信號，并 將該電機(jī)控制信號發(fā)送給驅(qū)動(dòng)電路(12)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種力/位混合柔順控制的夾持裝置，其特征在于，力反饋等 效位移獲得單元中的力/位移轉(zhuǎn)換函數(shù)為：其中，d為力反饋等效位移，f為V型定位夾持臂(8)所承受的壓力，kl、k2和k3分別為欠壓 力夾持區(qū)、壓力夾持區(qū)和過壓力夾持區(qū)的增益系數(shù)，fo為欠壓力夾持區(qū)的壓力上限，fi為過 壓力夾持區(qū)的壓力下限。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種力/位混合柔順控制的夾持裝置，其特征在于，所述夾持 控制模塊還包括： 壓力闊值比較單元:判斷采集到的壓力信號是否超出闊值，并在判斷結(jié)果為是時(shí)結(jié)束 所述夾持控制模塊的運(yùn)行，在判斷結(jié)果為否時(shí)重新啟動(dòng)壓力闊值比較單元。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種力/位混合柔順控制的夾持裝置，其特征在于，所述夾持 控制模塊還包括： 位置闊值比較單元:根據(jù)夾持臂當(dāng)前位置信息判斷夾持臂當(dāng)前位置是否超出夾持臂的 位置限制，并在判斷結(jié)果為是時(shí)結(jié)束所述夾持控制模塊的運(yùn)行，在判斷結(jié)果為否時(shí)重新啟 動(dòng)位置闊值比較單元。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種力/位混合柔順控制的夾持裝置，其特征在于，滑臺（6)上 表面設(shè)置的凹槽為燕尾槽。7. 手操設(shè)備，其特征在于，該手操設(shè)備包括手輪（15)、二號編碼器（16)、磁粉制動(dòng)器 (19)、齒形帶（20)、Ξ號齒輪（21)、四號齒輪（22)、二號處理器、二號差分/TTL電平轉(zhuǎn)換電 路、Η橋驅(qū)動(dòng)器(25)和霍爾電流傳感器； Ξ號齒輪(21)套固在手輪（15)的轉(zhuǎn)軸上，四號齒輪(22)套固在磁粉制動(dòng)器（19)上，四 號齒輪(22)用于通過齒形帶(20)帶動(dòng)Ξ號齒輪(21)轉(zhuǎn)動(dòng)； 二號處理器的二號編碼器（16)用于檢測手輪（15)轉(zhuǎn)軸的角位移，二號編碼器（16)的信 號輸出端通過二號差分/TTL電平轉(zhuǎn)換電路連接二號處理器的手輪角位移信號輸入端，二號 處理器的控制信號輸出端通過Η橋驅(qū)動(dòng)器(25)連接磁粉制動(dòng)器（19)的控制信號輸入端，霍 爾電流傳感器用于檢測磁粉制動(dòng)器(19)的驅(qū)動(dòng)電流，霍爾電流傳感器的電流檢測信號輸出 端連接二號處理器的電流反饋信號輸入端，二號處理器的CAN總線接口用于發(fā)送位置指令 W及接收力反饋信號。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的手操設(shè)備，其特征在于，所述的二號處理器內(nèi)嵌入手操控制模 塊，所述手操控制模塊包括W下單元： 位置指令發(fā)送單元:將二號編碼器（16)發(fā)來的信號轉(zhuǎn)換為兩個(gè)V型定位夾持臂(8)的位 置指令，并向夾持裝置發(fā)送該位置指令； 壓力信號接收單元:接收夾持裝置發(fā)來的壓力信號，所述壓力信號即為阻尼力矩指令； 等效阻尼力矩獲得單元：采集霍爾電流傳感器發(fā)來的電流信號，并根據(jù)磁粉制動(dòng)器 (19)的電流-阻尼力矩關(guān)系曲線將所述電流信號轉(zhuǎn)換為等效阻尼力矩； 力矩偏差計(jì)算單元:計(jì)算力矩偏差計(jì)，所述力矩偏差計(jì)=阻尼力矩指令一等效阻尼力 矩； 磁粉制動(dòng)器控制信號發(fā)送單元:利用閉環(huán)控制算法將所述力矩偏差轉(zhuǎn)換為磁粉制動(dòng)器 控制信號，并將該磁粉制動(dòng)器控制信號發(fā)送給Η橋驅(qū)動(dòng)器(25)。9. 權(quán)利要求1所述的一種力/位混合柔順控制的夾持裝置的控制方法，其特征在于，所 述方法由嵌入在一號處理器內(nèi)的軟件實(shí)現(xiàn)，所述方法包括W下步驟： 位置指令接收步驟:接收位置指令； 壓力采集步驟:采集壓力傳感器發(fā)來的壓力信號； 壓力信號發(fā)送步驟:將壓力傳感器發(fā)來的壓力信號發(fā)送給手操設(shè)備； 力反饋等效位移獲得步驟:利用力/位移轉(zhuǎn)換函數(shù)將采集到的壓力信號轉(zhuǎn)換為力反饋 等效位移； 夾持臂當(dāng)前位置獲得步驟:將一號編碼器(4)發(fā)來的信號轉(zhuǎn)換為夾持臂當(dāng)前位置信息； 位移偏差計(jì)算步驟:計(jì)算位移偏差，所述位移偏差=位置指令一力反饋等效位移一夾 持臂當(dāng)前位置； 電機(jī)控制信號發(fā)送步驟:利用閉環(huán)控制算法將所述位移偏差轉(zhuǎn)換為電機(jī)控制信號，并 將該電機(jī)控制信號發(fā)送給驅(qū)動(dòng)電路(12)。10.權(quán)利要求7所述的手操設(shè)備的控制方法，其特征在于，所述方法由嵌入在二號處理 器內(nèi)的軟件實(shí)現(xiàn)，所述方法包括W下步驟： 位置指令發(fā)送步驟:將二號編碼器（16)發(fā)來的信號轉(zhuǎn)換為兩個(gè)V型定位夾持臂(8)的位 置指令，并向夾持裝置發(fā)送該位置指令； 壓力信號接收步驟:接收夾持裝置發(fā)來的壓力信號，所述壓力信號即為阻尼力矩指令； 等效阻尼力矩獲得步驟：采集霍爾電流傳感器發(fā)來的電流信號，并根據(jù)磁粉制動(dòng)器 (19)的電流-阻尼力矩關(guān)系曲線將所述電流信號轉(zhuǎn)換為等效阻尼力矩； 力矩偏差計(jì)算步驟:計(jì)算力矩偏差計(jì)，所述力矩偏差計(jì)=阻尼力矩指令一等效阻尼力 矩； 磁粉制動(dòng)器控制信號發(fā)送步驟:利用閉環(huán)控制算法將所述力矩偏差轉(zhuǎn)換為磁粉制動(dòng)器 控制信號，并將該磁粉制動(dòng)器控制信號發(fā)送給Η橋驅(qū)動(dòng)器(25)。
【專利摘要】一種力/位混合柔順控制的夾持裝置、手操設(shè)備以及夾持裝置和手操設(shè)備的控制方法，涉及具有遙控力反饋手操的力/位混合柔順控制夾持技術(shù)。目的是為了適應(yīng)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展需求。操作人員轉(zhuǎn)動(dòng)手操設(shè)備的手輪時(shí)，二號編碼器記錄手輪的轉(zhuǎn)動(dòng)位移，轉(zhuǎn)動(dòng)位移信號作為夾持位置指令通過現(xiàn)場總線傳送到夾持裝置的一號處理器中。一號處理器控制V型定位夾持臂移動(dòng)到指令位置。同時(shí)，一號處理器還將壓力信息通過現(xiàn)場總線傳送到手動(dòng)操作設(shè)備的二號處理器中。二號處理器根據(jù)壓力信息調(diào)整磁粉制動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電流，進(jìn)而調(diào)整操作手輪上的阻尼力矩。本發(fā)明具有遠(yuǎn)程操作功能，且遙控操作者能夠感知夾持力的大小，適用于絕大多數(shù)需要遠(yuǎn)程控制的精確柔性夾持的應(yīng)用場合。
【IPC分類】B25J15/00, B25J13/00, B25J9/16
【公開號】CN105563502
【申請?zhí)枴緾N201610104979
【發(fā)明人】于占東, 張鵬, 于震, 張宇峰
【申請人】渤海大學(xué)
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2016年2月25日