【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于工业机器人，具体涉及一种磁流变阻尼柔顺恒力打磨和振动抑制机构。
技术介绍
1、在现代制造业中，工件的表面打磨是一道至关重要的工序，其打磨质量直接影响到产品的性能、外观以及后续的加工流程。随着工业技术的不断发展，对工件表面打磨精度和一致性的要求日益提高。
2、传统的打磨工艺通常依赖人工操作打磨工具，这种方式存在诸多弊端。一方面，人工打磨难以保证长时间、稳定的打磨力输出。操作人员在打磨过程中容易疲劳，使得施加在工件上的力出现波动，进而导致工件表面质量参差不齐，出现打磨深度不一致、表面划痕不均匀等问题，严重影响产品的良品率。例如在精密仪器仪表外壳的打磨中，细微的力变化都可能使外壳表面出现肉眼可见的瑕疵，降低产品档次。
3、另一方面，面对复杂形状的工件，人工打磨很难精准地适应不同曲面、棱角处所需的打磨角度和力度。一些具有复杂几何形状的航空发动机叶片、汽车零部件等，人工打磨不仅效率低下，而且难以满足高精度的加工需求，增加了生产成本和加工周期。为了克服人工打磨的局限性，机械自动化打磨设备应运而生。早期的自动化打磨装置多采用刚性结构，通过电机、气缸等驱动元件直接控制打磨工具的运动。然而，这类刚性打磨系统在实际应用中依然存在问题。由于工件表面不可能完全平整，在打磨过程中一旦遇到工件表面的微小凸起或凹陷，刚性结构无法自适应调整，就会瞬间产生冲击力，不仅容易损坏磨具，还可能在工件表面造成压痕、崩边等缺陷，无法实现高精度的柔顺打磨。随着研究深入，正负刚度特性机构被应用于打磨机构当中，该机构具备高静态刚度，这意味着
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术针对性的提出了一种磁流变阻尼柔顺恒力打磨和振动抑制机构。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种磁流变阻尼柔顺恒力打磨和振动抑制机构，包括：被动柔顺组件(1)、固定板法兰(2)、快换接头(3)、线圈(4)、绝缘片(5)、上橡胶盖板(6)、下橡胶盖板(7)、打磨头(8)。其中被动柔顺组件包括：内壳体(9)、外壳体(10)、正刚度特性机构(11)、负刚度特性机构(12)、格栅板(13)，内、外壳体(10)为中空的圆柱结构，4个正刚度特性机构(11)、4个负刚度特性机构(12)和8个格栅板(13)都均匀地分布在内壳体(9)、外壳体(10)之间的圆环下半部分，单独的正刚度机构在面对振动时，往往只能提供简单的抵抗作用，而负刚度机构虽能在一定程度上缓冲能量，但各自存在局限性。二者结合后，可充分利用正刚度的储能特性和负刚度的耗能特性，形成互补。上橡胶盖板(6)、下橡胶盖板(7)将该圆环下半部分密封，内部填充磁流变液，3个线圈(4)和两个绝缘片(5)交替套在外壳体(10)外侧，在打磨过程中，当打磨头接触到工件表面的不平整部位，如凸起或凹陷时，安装在外壳体外侧的线圈会根据传感器反馈的位移或力信息，快速调整磁场强度。磁流变液随即响应，改变自身刚度以适应工件表面的变化，吸收因表面起伏产生的冲击力，确保打磨工具施加在工件上的力保持相对恒定，避免因力的突变对工件表面造成损伤，从而实现高精度的柔顺打磨。打磨头(8)安装于内壳体(9)内表面，固定板法兰(2)与被动柔顺组件(1)的上端相连接，快换接头(3)与固定板法兰(2)相连接。
3、优选的，所述内壳体(9)整体呈圆柱状，上端设有u型槽，可通过u型槽固定打磨工具，防止打磨工具因为振动和打磨力发生扭转，影响打磨效率。
4、优选的，所述正刚度特性机构(11)有4个，4个机构均在同一水平面内，且均匀地分布在内壳体(9)的圆柱面的下半部分。
5、优选的，所述负刚度特性机构(12)有4个，4个机构均在同一水平面内，每一个负刚度特性机构(12)与一个正刚度特性机构(11)位于同一母线上，且负刚度特性机构(12)位于正刚度特性机构(11)的上方。
6、优选的，外壳体(10)上下两端端面设有螺纹孔用于紧固连接；
7、优选的，8个格栅板(13)均匀分布在内壳体(9)、外壳体(10)之间的圆环空间内，且两端分别于内壳体(9)、外壳体(10)相连接。
8、优选的，外壳体(10)下半部分套有线圈(4)。
9、优选的，在正特性刚度机构(11)、负特性刚度机构(12)和格栅板(13)所处的圆环下半部分通过上橡胶盖板(6)、下橡胶盖板密封(7)，且内部填充磁流变液。
10、优选的，线圈(4)覆盖区域刚好为磁流变液填充区域，使线圈(4)产生的磁场得到充分的利用。
11、本专利技术的有益效果是：
12、本专利技术没有采用单一机构设计，而是采用刚度组合法，将负刚度和正刚度相组合。通过刚度组合机制对杨氏模量进行补偿，不需要采用具有低杨氏模量和高强模比的材料(这些材料在实际中是不容易获得的，而使用特殊材料制造可能难以形成特定形状)，降低了整体结构对材料性能的要求。
13、本专利技术可以在不影响末端执行器打磨性能的前提下更好地对打磨时产生的振动进行抑制，总体上不存在灵敏度与性能之间的冲突。
14、本专利技术的柔顺机构本身的稳定性和过载承受能力优于其它的独立柔顺机构，即设计出的柔顺机构更加结实耐用。
15、本专利技术的圆柱形结构适用于旋转运动，能够使柔顺机构在运动过程中保持受力均匀，且可以使末端执行器的所有结构的质心在同一轴线上，各个机构均能保持同一种运动状态。
16、本专利技术在负刚度特性机构(12)和正刚度特性机构(11)的组合下，进一步采用了在被动柔顺组件(1)内填充磁流变液，在外壳体(10)表面套线圈(4)的方式，通过磁流变液收到此场会迅速改变自身刚度的特性，来进一步加强末端执行机构的恒力控制。
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1.一种磁流变阻尼柔顺恒力打磨和振动抑制机构其特征在于，包括：被动柔顺组件(1)、固定板法兰(2)、快换接头(3)、线圈(4)、绝缘片(5)、上橡胶盖板(6)、下橡胶盖板(7)、打磨头(8)。其中被动柔顺组件包括：内壳体(9)、外壳体(10)、正刚度特性机构(11)、负刚度特性机构(12)、格栅板(13)，内、外壳体(10)为中空的圆柱结构，4个正刚度特性机构(11)、4个负刚度特性机构(12)和8个格栅板(13)都均匀地分布在内壳体(9)、外壳体(10)之间的圆环下半部分。上橡胶盖板(6)、下橡胶盖板(7)将该圆环下半部分密封，内部填充磁流变液，3个线圈(4)和两个绝缘片(5)交替套在外壳体(10)外侧，打磨头(8)安装于内壳体(9)内表面，固定板法兰(2)与被动柔顺组件(1)的上端相连接，快换接头(3)与固定板法兰(2)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种磁流变阻尼柔顺恒力打磨和振动抑制机构，其特征在于：所述内壳体(9)整体呈圆柱状，上端设有U型槽，可通过U型槽固定打磨工具。
3.根据权利要求1所述的一种磁流变阻尼柔顺恒力打磨和振动抑制机构，其特征在
4.根据权利要求1所述的一种磁流变阻尼柔顺恒力打磨和振动抑制机构，其特征在于：所述负刚度特性机构(12)有4个，4个机构均在同一水平面内，每一个负刚度特性机构(12)与一个正刚度特性机构(11)位于同一母线上，且负刚度特性机构(12)位于正刚度特性机构(11)的上方。
5.根据权利要求1所述的一种磁流变阻尼柔顺恒力打磨和振动抑制机构，其特征在于：外壳体(10)上下两端端面设有螺纹孔用于紧固连接。
6.根据权利要求1所述的一种磁流变阻尼柔顺恒力打磨和振动抑制机构，其特征在于：8个格栅板(13)均匀分布在内外壳体之间的圆环空间内，且两端分别于内壳体(9)、外壳体(10)相连接。
7.根据权利要求1所述的一种磁流变阻尼柔顺恒力打磨和振动抑制机构，其特征在于：外壳体(10)下半部分套有线圈(4)。
8.根据权利要求1所述的一种磁流变阻尼柔顺恒力打磨和振动抑制机构，其特征在于：在正特性刚度机构(11)、负刚度特性机构(12)和格栅板(13)所处的圆环下半部分通过下橡胶盖板(7)密封，且内部填充磁流变液。
9.根据权利要求1所述的一种磁流变阻尼柔顺恒力打磨和振动抑制机构，其特征在于：线圈(4)覆盖区域刚好为磁流变液填充区域。
...【技术特征摘要】
1.一种磁流变阻尼柔顺恒力打磨和振动抑制机构其特征在于，包括：被动柔顺组件(1)、固定板法兰(2)、快换接头(3)、线圈(4)、绝缘片(5)、上橡胶盖板(6)、下橡胶盖板(7)、打磨头(8)。其中被动柔顺组件包括：内壳体(9)、外壳体(10)、正刚度特性机构(11)、负刚度特性机构(12)、格栅板(13)，内、外壳体(10)为中空的圆柱结构，4个正刚度特性机构(11)、4个负刚度特性机构(12)和8个格栅板(13)都均匀地分布在内壳体(9)、外壳体(10)之间的圆环下半部分。上橡胶盖板(6)、下橡胶盖板(7)将该圆环下半部分密封，内部填充磁流变液，3个线圈(4)和两个绝缘片(5)交替套在外壳体(10)外侧，打磨头(8)安装于内壳体(9)内表面，固定板法兰(2)与被动柔顺组件(1)的上端相连接，快换接头(3)与固定板法兰(2)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种磁流变阻尼柔顺恒力打磨和振动抑制机构，其特征在于：所述内壳体(9)整体呈圆柱状，上端设有u型槽，可通过u型槽固定打磨工具。
3.根据权利要求1所述的一种磁流变阻尼柔顺恒力打磨和振动抑制机构，其特征在于：所述正刚度特性机构(11)有4个，4个机构均在同一水平面内，且均匀地分布在内壳体的圆柱面的下半部分。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：许都，钟志国，莫海杰，尹来容，胡波，邹永兴，江雷，彭学军，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：
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