电磁直驱式机器人径向浮动打磨末端执行器制造技术

本发明专利技术提供了一种电磁直驱式机器人径向浮动打磨末端执行器，包括：定子、动子和连接机构；动子可转动地设置于连接机构内，动子沿第一方向在第一预设转动幅度内相对于连接机构转动；定子置于连接机构外，连接机构与定子可转动地连接，定子保持不动，连接机构沿第二方向在第二预设转动幅度内相对于定子转动；动子产生磁场，该磁场与定子通电后产生的磁场相互作用驱动动子沿第一方向和第二方向转动。本发明专利技术利用安培力原理产生驱动力矩驱动动子两轴偏摆转动，实现了末端执行器沿被加工件表面几何特性的径向浮动，提高了力控精度和响应速度，并可应用于打磨机器人，能对不同表面形状的工件进行两自由度高精度打磨，提高抛磨质量、精度和效率。精度和效率。精度和效率。

【技术实现步骤摘要】
电磁直驱式机器人径向浮动打磨末端执行器


[0001]本专利技术涉及机器人与智能制造
，具体而言，涉及一种电磁直驱式机器人径向浮动打磨末端执行器。

技术介绍

[0002]目前，在工业制造过程中，工件的打磨是加工零件的必备步骤之一，尤其是对于复杂表面的工件，对于打磨精度和打磨力控制要求较高。现有的打磨操作通常采用机器人来打磨，在打磨时，机器人使用旋转刚性磨头对复杂表面的工件进行打磨，但是旋转刚性磨头难以自适应于复杂曲面和局部特殊形状的工件表面，因此操作精度和效率不高。并且，虽然，机器人手臂能够实现多轴精确定位，但是机器人没有浮动功能，面对复杂的加工表面时，仅依靠机械臂运动进行加工，容易产生振动和误差，无法保证打磨精度。

技术实现思路

[0003]鉴于此，本专利技术提出了一种响应速度快、力控精度高、推力密度大、出力线性度好并且具有浮动功能的电磁直驱式机器人径向浮动打磨末端执行器，旨在解决现有技术中打磨机器人在面对复杂的加工表面时打磨精度低的问题。
[0004]本专利技术提出了一种电磁直驱式机器人径向浮动打磨末端执行器，包括：定子、动子和呈环形的连接机构；其中，动子可转动地设置于连接机构的内部，并且，动子沿第一方向在第一预设转动幅度内相对于连接机构转动；定子置于连接机构的外部，连接机构与定子可转动地连接，定子保持不动，并且，连接机构沿第二方向在第二预设转动幅度内相对于定子转动；动子用于产生磁场，磁场与定子通电后产生的磁场相互作用以驱动动子沿第一方向和第二方向转动。
[0005]进一步地，上述电磁直驱式机器人径向浮动打磨末端执行器中，动子包括：呈环形的内轭和多个永磁体；其中，各永磁体间隔地设置于内轭的外壁，每个永磁体远离内轭的一侧设置为球面。
[0006]进一步地，上述电磁直驱式机器人径向浮动打磨末端执行器中，连接机构包括：呈环形的第一连接体、两个第二连接体和至少一个第一限位机构；其中，两个第二连接体分别置于第一连接体内相对的两个位置处，并且，每个第二连接体均与第一连接体可转动地连接；动子设置于两个第二连接体之间且与两个第二连接体相连接；各第一限位机构分别设置于各第二连接体，均用于对动子的转动幅度进行限制。
[0007]进一步地，上述电磁直驱式机器人径向浮动打磨末端执行器中，每个第二连接体均包括：支架、两个支撑体和两个连接板；其中，支架与第一连接体可转动地连接；两个支撑体的第一端与支架的两个端部一一对应地连接，两个支撑体的第二端与两个连接板一一对应地连接，并且，两个支撑体向第一连接体的中心处延伸；每个连接板均置于相邻两个永磁体之间的间隙内，并且，每个连接板均与内轭可拆卸地连接；和/或，每个第一限位机构均包括：两个呈L型的第一限位板；其中，两个第一限位板的第一端分别设置于支架相对的两侧，
两个第一限位板的第二端向远离第一连接体的中心处延伸且分别置于第一连接体的两侧，两个第一限位板的第二端之间的间隙大于第一连接体的宽度。
[0008]进一步地，上述电磁直驱式机器人径向浮动打磨末端执行器中，定子包括：两个端盖、两个第一导磁结构、至少两个第二导磁结构和至少一个第二限位机构；其中，两个第一导磁结构分别置于第一连接体外相对的两个位置处，并且，两个第一导磁结构所处的位置与两个第二连接体所处的位置为相错设置，每个第一导磁结构均与第一连接体相垂直且可转动地连接，每个第一导磁结构的两个端部分别与两个端盖一一对应地可拆卸连接；各第二导磁结构与各第一导磁结构为并列设置，各第二导磁结构间隔地且可拆卸地设置于两个端盖之间；并且，两个第一导磁结构和各第二导磁结构分别与各永磁体一一对应且具有预设距离；各第二限位机构分别设置于各第二导磁结构，用于对连接机构的转动幅度进行限制。
[0009]进一步地，上述电磁直驱式机器人径向浮动打磨末端执行器中，每个第一导磁结构均包括：第一外轭、呈球形的第一铜片和两组第一线圈；其中，第一外轭包括：第一安装板、两个第一安装柱和两个第一底板；第一安装板与第一连接体相垂直且可转动地连接，第一安装板的两个端部分别通过两个第一安装柱与两个第一底板相连接，两个第一安装柱均向动子处延伸且分别置于第一连接体的两侧；两组第一线圈一一对应地绕设于两个第一安装柱；每个第一底板远离第一安装柱一面呈球形，第一铜片设置于两个第一底板，并且，第一铜片与对应的永磁体之间具有预设间隙；第一安装板的两个端部与两个端盖一一对应地可拆卸连接。
[0010]进一步地，上述电磁直驱式机器人径向浮动打磨末端执行器中，第一安装板的两个端部分别向外延设有第一插块，每个端盖对应于第一安装板处均开设有第一插接槽，每个第一插块均与对应的第一插接槽相插接并通过螺栓连接；和/或，第一连接体的外壁对应于每个第一安装板处均设置有连接轴，每个连接轴与对应的第一安装板之间通过轴承连接。
[0011]进一步地，上述电磁直驱式机器人径向浮动打磨末端执行器中，每个第二导磁结构包括：第二外轭、呈球形的第二铜片和两组第二线圈；其中，第二外轭包括：第二安装板、两个第二安装柱和两个第二底板；第二安装板与第一连接体相垂直且具有预设距离，第二安装板的两个端部分别通过两个第二安装柱与两个第二底板相连接，两个第二安装柱向动子处延伸且分别置于第一连接体的两侧；两组第二线圈一一对应地绕设于两个第二安装柱；每个第二底板远离第二安装柱一面呈球形，第二铜片设置于两个第二底板，并且，第二铜片与对应的永磁体之间具有预设间隙；第二安装板的两个端部与两个端盖一一对应地可拆卸连接。
[0012]进一步地，上述电磁直驱式机器人径向浮动打磨末端执行器中，第二安装板的两个端部分别向外延设有第二插块，每个端盖对应于第二安装板处均开设有第二插接槽，每个第二插块均与对应的第二插接槽相插接并通过螺栓连接；和/或，每个第二限位机构均包括：两个第二限位板；其中，两个第二限位板分别设置于第二安装板朝向动子的一面，并且，两个第二限位板之间具有预设距离，以使第一连接体在两个第二限位板之间转动。
[0013]进一步地，上述电磁直驱式机器人径向浮动打磨末端执行器中，永磁体用于沿内轭的径向充磁，以产生磁场，磁场的磁力线走磁阻最小路径，磁力线从永磁体的外侧达到定
子的球形齿面，再穿过气隙后就近回到永磁体。
[0014]本专利技术中，动子沿第一方向在连接机构的内部转动，定子置于连接机构的外部，定子保持不动，连接机构沿第二方向相对于定子转动，动子和定子利用安培力原理产生驱动力矩，直接驱动动子两轴偏摆转动，即实现了动子的两自由度的偏摆运动，进而实现了末端执行器沿着表面几何特性在一定范围内进行径向浮动，提高了力控精度和响应速度，能减少转动过程中各部件之间的摩擦造成的机械误差，提高了工作的可靠性，当末端执行器应用于打磨机器人时，能够在一定范围内进行偏摆运动，进而对工件进行浮动打磨，补偿打磨机器人与工件之间的偏差，精准控制打磨力，提高了打磨精度和打磨效率，并能够对各种不同表面形状的工件进行两自由度高精度打磨，即使是自由曲面等复杂的工件也能够实现自动化抛光打磨，提高了工件表面抛磨质量、精度和效率，缩短了工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁直驱式机器人径向浮动打磨末端执行器，其特征在于，包括：定子、动子(1)和呈环形的连接机构(2)；其中，所述动子(1)可转动地设置于所述连接机构(2)的内部，并且，所述动子(1)沿第一方向在第一预设转动幅度内相对于所述连接机构(2)转动；所述定子置于所述连接机构(2)的外部，所述连接机构(2)与所述定子可转动地连接，所述定子保持不动，并且，所述连接机构(2)沿第二方向在第二预设转动幅度内相对于所述定子转动；所述动子用于产生磁场，所述磁场与所述定子通电后产生的磁场相互作用以驱动所述动子(1)沿第一方向和第二方向转动。2.根据权利要求1所述的电磁直驱式机器人径向浮动打磨末端执行器，其特征在于，所述动子(1)包括：呈环形的内轭(11)和多个永磁体(12)；其中，各所述永磁体(12)间隔地设置于所述内轭(11)的外壁，每个所述永磁体(12)远离所述内轭(11)的一侧设置为球面。3.根据权利要求2所述的电磁直驱式机器人径向浮动打磨末端执行器，其特征在于，所述连接机构(2)包括：呈环形的第一连接体(21)、两个第二连接体(22)和至少一个第一限位机构(3)；其中，两个所述第二连接体(22)分别置于所述第一连接体(21)内相对的两个位置处，并且，每个所述第二连接体(22)均与所述第一连接体(21)可转动地连接；所述动子(1)设置于两个所述第二连接体(22)之间且与两个所述第二连接体(22)相连接；各所述第一限位机构(3)分别设置于各所述第二连接体(22)，均用于对所述动子(1)的转动幅度进行限制。4.根据权利要求3所述的电磁直驱式机器人径向浮动打磨末端执行器，其特征在于，每个所述第二连接体(22)均包括：支架(221)、两个支撑体(222)和两个连接板(223)；其中，所述支架(221)与所述第一连接体(21)可转动地连接；两个所述支撑体(222)的第一端与所述支架(221)的两个端部一一对应地连接，两个所述支撑体(222)的第二端与两个所述连接板(223)一一对应地连接，并且，两个所述支撑体(222)向所述第一连接体(21)的中心处延伸；每个所述连接板(223)均置于相邻两个所述永磁体(12)之间的间隙内，并且，每个所述连接板(223)均与所述内轭(11)可拆卸地连接；和/或，每个所述第一限位机构(3)均包括：两个呈L型的第一限位板(31)；其中，两个所述第一限位板(31)的第一端分别设置于所述支架(221)相对的两侧，两个所述第一限位板(31)的第二端向远离所述第一连接体(21)的中心处延伸且分别置于所述第一连接体(21)的两侧，两个所述第一限位板(31)的第二端之间的间隙大于所述第一连接体(21)的宽度。5.根据权利要求3所述的电磁直驱式机器人径向浮动打磨末端执行器，其特征在于，所述定子包括：两个端盖(5)、两个第一导磁结构(6)、至少两个第二导磁结构(7)和至少一个第二限位机构(4)；其中，两个所述第一导磁结构(6)分别置于所述第一连接体(21)外相对的两个位置处，并且，两个所述第一导磁结构(6)所处的位置与两个所述第二连接体(22)所处的位置为相错设置，每个所述第一导磁结构(6)均与所述第一连接体(21)相垂直且可转动地连接，每个所述
第一导磁结构(6)的两个端部分别与两个所述端盖(5)一一对应地可拆卸连接；各所述第二导磁结构(7)与各所述第一导磁结构(6)为并列设置，各所述第二导磁结构(7)间隔地且可拆卸地设置于两个所述端盖(5)之间；并且，两个所述第一导磁结构(6)和各所述第二导磁结构(7)分别与各所述永磁体(12)一一对应且具有预设距离；各所述第二限位机构(4)分别设置于各所述第二导磁结构(7)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨淼，吴哲，李建华，孙明杨，
申请(专利权)人：东北大学佛山研究生创新学院，
类型：发明
国别省市：