一种适于力控平台的全闭环控制方法及其力控平台技术

本发明专利技术提供了一种适于力控平台的全闭环控制方法及其力控平台，该控制方法通过检测出实时接触力，与目标值进行比对，以获取到偏差值；将偏差值通过控制算法转化为控制信号，并通过控制端反馈至驱动端；对应触发驱动端选择至工作于速度模式，用以将所接收到的控制信号快速响应至使驱动端相对运动，对应调整接触力，以对外部的摩擦力和惯性力进行补偿与监测，使得控制端能够精准控制驱动端所输出的恒定力矩。从而形成全闭环控制系统，能够对输出的力矩进行精准恒定控制，提升操作工作时的精准度和高响应特性。准度和高响应特性。准度和高响应特性。

【技术实现步骤摘要】
一种适于力控平台的全闭环控制方法及其力控平台


[0001]本专利技术涉及恒力控制
，具体而言，涉及一种适于力控平台的全闭环控制方法及其力控平台。

技术介绍

[0002]机器人或砂带等装置在打磨/抛光等领域，对力控的精度要求越来越高。现有的力控方式主要有伺服式和气动式两种。其中，伺服式采用直线/音圈电机的电磁力直接驱动，或者采用滚珠丝杠将步进/伺服电机的转动转化为直线运动，从而具有响应快的优点。然而，受摩擦影响，精度只有几牛顿。
[0003]而气动式采用气压驱动和气浮气缸导向，减小了摩擦的影响，在行程范围内可以实现恒力控制，精度可以达到1N以内。目前，高精度力控普遍采用气动方式。然而，气动价格比较高，占到打磨工作站的20％。另外，在横向受力较大较时，气膜受挤压后，行程气缸与活塞干摩擦，容易实现卡死。
[0004]随之而来的是，机械式主要采用滚珠花键套/滚珠滑套/滚珠滑块，不容易出现上述卡死现象，但是由于摩擦影响，导致精度较低。
[0005]然而，无论是上述哪种方式，在控制方面，目前主要采用气压或者电流控制驱动力，属于半闭环控制。控制力较小时，速度慢。控制力较大时，容易产生冲击。众所周知，电控响应快，但是精度受到导轨摩擦的制约。气动对位移适应性好，但是气压变化调节时间长，且横向受力过大时容易卡死。另外，不管是电控还是气动，目前都是属于半闭环控制，无法对摩擦力进行有效的补偿。在高精密打磨领域，对力控精度要求较高，有些甚至达到亚牛级。现有高精度力控，主要采用气浮导轨或气浮气缸来消除摩擦影响，用气缸气压或者伺服驱动器的电流来实现力控，属于半闭环控制，精度受导轨摩擦和惯性力影响。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种适于力控平台的全闭环控制方法及其力控平台，以解决上述问题。
[0007]本专利技术采用了如下方案：
[0008]在第一方面，本申请提供了一种适于力控平台的全闭环控制方法，包括以下步骤：
[0009]检测出实时接触力，与目标值进行比对，以获取到偏差值；
[0010]将偏差值通过控制算法转化为控制信号，并通过控制端反馈至驱动端；
[0011]对应触发驱动端选择至工作于速度模式，用以将所接收到的控制信号快速响应至使驱动端相对运动，对应调整接触力，以对外部的摩擦力和惯性力进行补偿与监测，使得控制端能够精准控制驱动端所输出的恒定力矩。
[0012]作为进一步改进，所述控制算法为PID控制算法，所述PID控制算法用于结合比例、积分和微分三种环节于一体，进行速度与状态的控制。
[0013]作为进一步改进，所述控制信号传递至控制端的控制量配置为基于力控平台所受
到的力常数以及扰动外力在正负反馈后所输出获得。
[0014]在第二方面，本申请另提供一种适于力控平台的全闭环控制方法，包括以下步骤：
[0015]检测出实时接触力，与目标值进行比对，以获取到偏差值；
[0016]将偏差值通过控制算法转化为控制信号，并通过控制端反馈至驱动端；
[0017]对应触发驱动端选择至工作于力矩模式，根据驱动端的输出力与力反馈之间的差值，以计算出扰动外力进而转化为等效的控制电压，并反馈至控制端进行精确力控。
[0018]作为进一步改进，所述扰动外力至少包含摩擦力、惯性力、以及阻尼力。
[0019]在第三方面，本申请又提供一种力控平台，包括刚性框架、和配置在刚性框架的工作台，所述工作台通过柔性铰链与刚性框架相连接以构造形成刚柔耦合平台；其中，所述刚性框架安装在直线导轨上，所述工作台的其中一端面设有接合于驱动件的配合件，所述工作台的其中另一端面设有一力反馈装置；所述力反馈装置设置有传感元件，且所述力反馈装置配置有用于外接操作端的连接件；以及，所述驱动件用于形成驱动端，以作用至配合件对应将动力传递至工作台；所述传感元件通过电性连接至用于形成控制端的控制器，以协作构成一全闭环控制系统。
[0020]作为进一步改进，所述力反馈装置还包括呈矩形状的外本体、以及配置在外本体中的保护机构，所述外本体配置成一弹性构件，所述传感元件贴设在外本体的内部。
[0021]作为进一步改进，所述保护机构沿传感元件的延伸方向抵接在外本体的中部，用以对传感元件进行限位防护。
[0022]作为进一步改进，所述连接件配置成一法兰盘，所述法兰盘安装在外本体上，所述操作端由砂带装置所构造而成，所述砂带装置安装在法兰盘上，以跟随工作台的移动对应实施打磨/抛光操作。
[0023]作为进一步改进，所述驱动件通过一滚珠丝杆对接至配合件，所述驱动件对接至滚珠丝杆的螺杆上，所述配合件设置在滚珠丝杆的螺母上。
[0024]作为进一步改进，所述工作台容置在刚性框架的中空部内，且两者之间相互水平对接设置；所述刚性框架和工作台之间设置有一传感器，所述传感器与控制器相电性连接，用于测量工作台所受到的扰动外力，对应反馈至控制器以进行实时补偿与监测。
[0025]在第四方面，本申请还提供一种力控平台，包括平台、以及用于带动平台移动的驱动件；其中，所述平台安装在直线导轨上，其设有与驱动件相接合的柔性导向件和与柔性导向件相连接的刚性导向件，两者相互协作以构造形成刚柔耦合平台；所述刚柔耦合平台对应设有一力反馈装置，所述力反馈装置设置有传感元件，且所述力反馈装置配置有用于外接操作端的连接件；所述驱动件用于形成驱动端，以作用至柔性导向件对应将动力传递至平台上；所述传感元件通过电性连接至用于形成控制端的控制器，以协作构成一全闭环控制系统。
[0026]作为进一步改进，所述平台容置在两直线导轨之间，所述驱动件安装在导轨的端部，其通过一滚珠丝杆对接至平台上，所述驱动件对接至滚珠丝杆的螺杆上，所述平台设置在滚珠丝杆的螺母上。
[0027]作为进一步改进，所述操作端由打磨装置所构造而成，所述打磨装置安装在连接件上，以跟随平台的移动对应实施打磨/抛光操作。
[0028]通过采用上述技术方案，本专利技术可以取得以下技术效果：
[0029]1、本申请的适于力控平台的全闭环控制方法，可广泛应用于机器人打磨/抛光、以及砂带打磨、力控抛光等使用场景中。通过对接触力的实时检测，将检测到的接触力与目标值比对进而获得偏差值，而偏差值进一步地转化为控制信号传输给控制端，由控制端对驱动端进行驱动控制，形成全闭环控制系统，能够对输出的力矩进行精准恒定控制，提升操作工作时的精准度和高响应特性。
[0030]2、本申请的力控平台，能够解决输出力矩的精度受摩擦影响的问题，将刚柔耦合平台中的刚性框架安装在直线导轨上以进行平稳的直线传输，在与刚性框架柔性铰链连接的工作台的其中一端面对接至驱动件，其中另一端面安装有力反馈装置，通过力反馈装置的传感元件获取实时接触力，反馈给控制器来进一步对摩擦力和惯性力等扰动外力进行实时测量和补偿，实现高精度控制。其中，传感元件通过电性连接至控制器，以协作构成一全闭环控制系统，实现高精度的力矩输出。并且，为了降低摩擦等扰动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适于力控平台的全闭环控制方法，其特征在于，包括以下步骤：检测出实时接触力，与目标值进行比对，以获取到偏差值；将偏差值通过控制算法转化为控制信号，并通过控制端反馈至驱动端；对应触发驱动端选择至工作于速度模式，用以将所接收到的控制信号快速响应至使驱动端相对运动，对应调整接触力，以对外部的摩擦力和惯性力进行补偿与监测，使得控制端能够精准控制驱动端所输出的恒定力矩。2.根据权利要求1所述的适于力控平台的全闭环控制方法，其特征在于，所述控制算法为PID控制算法，所述PID控制算法用于结合比例、积分和微分三种环节于一体，进行速度与状态的控制。3.根据权利要求1所述的适于力控平台的全闭环控制方法，其特征在于，所述控制信号传递至控制端的控制量配置为基于力控平台所受到的力常数以及扰动外力在正负反馈后所输出获得。4.一种适于力控平台的全闭环控制方法，其特征在于，包括以下步骤：检测出实时接触力，与目标值进行比对，以获取到偏差值；将偏差值通过控制算法转化为控制信号，并通过控制端反馈至驱动端；对应触发驱动端选择至工作于力矩模式，根据驱动端的输出力与力反馈之间的差值，以计算出扰动外力进而转化为等效的控制电压，并反馈至控制端进行精确力控。5.根据权利要求4所述的适于力控平台的全闭环控制方法，其特征在于，所述扰动外力至少包含摩擦力、惯性力、以及阻尼力。6.一种力控平台，其特征在于，包括刚性框架、和配置在刚性框架的工作台，所述工作台通过柔性铰链与刚性框架相连接以构造形成刚柔耦合平台；其中，所述刚性框架安装在直线导轨上，所述工作台的其中一端面设有接合于驱动件的配合件，所述工作台的其中另一端面设有一力反馈装置；所述力反馈装置设置有传感元件，且所述力反馈装置配置有用于外接操作端的连接件；以及，所述驱动件用于形成驱动端，以作用至配合件对应将动力传递至工作台；所述传感元件通过电性连接至用于形成控制端的控制器，以协作构成一全闭环控制系统。7.根据权利要求6所述的力控平台，其特征在于，所述力反馈装置还...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志军，张春衡，姜传星，
申请(专利权)人：佛山市华道超精科技有限公司，
类型：发明
国别省市：