本發(fā)明屬于機器人領域，特別涉及一種柔性驅(qū)動器。

背景技術(shù)：

相比于一般的并聯(lián)機構(gòu)而言，冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)往往具有剛度大，工作空間無奇異點以及較好的動力學特性等優(yōu)點。然而，對于冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)而言，在實際生產(chǎn)應用中也存在著一些問題。由于冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)的自由度數(shù)大于其驅(qū)動的數(shù)目，因此在實際的冗余驅(qū)動并聯(lián)機床、機器人等應用中往往存在著由于間隙或控制不協(xié)調(diào)等因素產(chǎn)生的內(nèi)力，從而導致機械系統(tǒng)的憋死甚至破壞。

目前研究比較多的并聯(lián)機床、機器人通?；诖罅?、高剛度的剛性驅(qū)動器，實現(xiàn)位置閉環(huán)或力閉環(huán)的方式也是通過在電機末端或動力作用單元處直接添加傳感器進行檢測。然而，對于冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)而言，很難通過剛性驅(qū)動器抵抗機構(gòu)因內(nèi)力產(chǎn)生的沖擊，這就要求系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)本身具有一定的位移容讓性。本發(fā)明可以改變并聯(lián)機器人傳統(tǒng)驅(qū)動器高剛度的特性，通過加入彈性元件以及位移檢測元件，使得驅(qū)動器不僅具有一定的柔順性，而且能夠?qū)崟r、準確的檢測出彈性元件的位置/力信號，從而達到保證系統(tǒng)安全性，準確控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)整體精度的目的。

現(xiàn)有的柔性驅(qū)動器，一般可以根據(jù)需求對其驅(qū)動剛度進行調(diào)整，從而提高驅(qū)動器的柔順性以適應不同的工作需求。它的不足之處是：由于驅(qū)動器的剛度值是在變化的，并不能夠保證驅(qū)動器輸出力的大小，也就很難滿足某些特定工業(yè)應用的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種應用于冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)，在具備柔順特性的前提下，即能夠?qū)崿F(xiàn)位置控制又能夠?qū)崿F(xiàn)力控制的力/位可控式柔性驅(qū)動器。

本發(fā)明主要包括驅(qū)動裝置、柔性檢測裝置以及驅(qū)動輸出裝置。

其中，驅(qū)動裝置包括支架、絲杠、伺服電機、聯(lián)軸器、絲母連接器、長螺栓A、滑動軸承、光軸和螺母。在兩個相同的支架上分別設有通孔，絲杠的兩端分別穿過兩個支架的通孔，且絲杠的一端延伸至支架的外部，與伺服電機的輸出軸通過聯(lián)軸器相連。在絲杠上插接絲母連接器，絲母連接器的一側(cè)設有螺母，螺母與絲杠螺紋連接，絲母連接器的兩端分別通過長螺栓A連接一個滑動軸承。在每個滑動軸承內(nèi)分別插接一根光軸，光軸的兩端均延伸至滑動軸承的外部?；瑒虞S承兩側(cè)的光軸上分別套接柔性檢測裝置的彈簧。

柔性檢測裝置包括長螺栓B、彈簧、光柵尺連接器、光柵尺和擋圈。彈簧的一端與擋圈的一側(cè)相鄰，擋圈的另一側(cè)與滑動軸承的端面相鄰。擋圈設在光軸上。在絲母連接器的底部通過長螺栓B固定連接光柵尺連接器，光柵尺連接器與光柵尺的一端相連，光柵尺的另一端與驅(qū)動輸出裝置的動力輸出板相連接。

驅(qū)動輸出裝置包括擋板和動力輸出板，兩個擋板上均設有凹槽，驅(qū)動裝置中的絲杠設在擋板的凹槽上。在兩個擋板的內(nèi)壁上設有兩個凹槽，彈簧的另一端嵌入在對應的擋板內(nèi)壁的凹槽內(nèi)。在兩個擋板的底部之間通過螺釘與水平的動力輸出板相連。在動力輸出板上設有螺栓孔，動力輸出板通過螺栓孔固定在驅(qū)動目標上，實現(xiàn)動力輸出的作用。

本發(fā)明在使用時，當處于位置控制模式下，光柵尺將采集的位置信號反饋給伺服電機作為補償，從而實現(xiàn)對目標的位置控制；當本發(fā)明處于力控制模式下，光柵尺將采集的信號乘以彈簧剛度的大小即為反饋給伺服電機的力補償信號，從而實現(xiàn)對目標的力控制。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

(1)由于本發(fā)明的驅(qū)動力是通過彈簧傳遞到動力輸出板，因此，當本發(fā)明所應用的冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)在運動過程中因控制不協(xié)調(diào)或一些機械誤差導致內(nèi)力時，本發(fā)明可以有效的緩解內(nèi)力，避免機構(gòu)整體發(fā)生“憋死”現(xiàn)象的發(fā)生，從而達到保護系統(tǒng)本身的目的。

(2)本發(fā)明可以實時的檢測驅(qū)動器的位置或受力狀態(tài)，從而根據(jù)不同的工作要求調(diào)整為不同的工作模式。當本發(fā)明采用力控制模式時，可根據(jù)光柵尺反饋的信號測量出彈簧的變形量，通過乘以其剛度系數(shù)(胡克定律)即可得到其輸出力的大小。

(3)當本發(fā)明采用位置控制模式時，可以根據(jù)光柵尺測量出彈簧的變形量，并作為反饋值補償給電機，從而驅(qū)動電機運動到指定的位置。因此，采用本發(fā)明可以在實現(xiàn)冗余驅(qū)動并聯(lián)機構(gòu)無內(nèi)力運動的基礎上，既能實現(xiàn)其位置控制，也能夠?qū)崿F(xiàn)其力控制，從而廣泛的應用于不同的工作場合中。

附圖說明

圖1為力/位可控式柔性驅(qū)動器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為力/位可控式柔性驅(qū)動器的局部示意圖；

圖3為力/位可控式柔性驅(qū)動器的局部示意圖；

圖4為驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-支架，2-絲杠，3-螺母，4-滑動軸承，5-動力輸出板，6-伺服電機，7-聯(lián)軸器，8-彈簧9-絲母連接器，10-擋板，11-光柵尺連接器，12-長螺栓B，13-光柵尺，14-擋圈，15-光軸，16-長螺栓A，17-螺栓孔。

具體實施方式

在圖1、圖2、圖3和圖4所示的本發(fā)明的示意簡圖中，驅(qū)動裝置包括支架、絲杠、伺服電機、聯(lián)軸器、絲母連接器、長螺栓A、滑動軸承、光軸。在兩個相同的支架1上分別設有通孔，絲杠2的兩端分別穿過兩個支架的通孔，且絲杠的一端延伸至支架的外部，與伺服電機6的輸出軸通過聯(lián)軸器7相連。在絲杠上插接絲母連接器9，絲母連接器的一側(cè)設有螺母3，螺母與絲杠螺紋連接，絲母連接器的兩端分別通過長螺栓A16連接一個滑動軸承4。在每個滑動軸承內(nèi)分別插接一根光軸15，光軸的兩端均延伸至滑動軸承的外部?；瑒虞S承兩側(cè)的光軸上分別套接柔性檢測裝置的彈簧8。柔性檢測裝置包括長螺栓B、彈簧、光柵尺連接器、光柵尺和擋圈。彈簧的一端與擋圈14的一側(cè)相鄰，擋圈的另一側(cè)與滑動軸承的端面相鄰。擋圈設在光軸上。在絲母連接器的底部通過長螺栓B12固定連接光柵尺連接器11，光柵尺連接器與光柵尺13的一端相連，光柵尺的另一端與驅(qū)動輸出裝置的動力輸出板5相連接。驅(qū)動輸出裝置包括擋板和動力輸出板，兩個擋板10上均設有凹槽，驅(qū)動裝置中的絲杠設在擋板的凹槽上。在兩個擋板的內(nèi)壁上設有兩個凹槽，彈簧的另一端與嵌入在對應的擋板內(nèi)壁的凹槽內(nèi)。在兩個擋板的底部之間通過螺釘與水平的動力輸出板相連。在動力輸出板上設有螺栓孔17，動力輸出板通過螺栓孔固定在驅(qū)動目標上，實現(xiàn)動力輸出的作用。