本發(fā)明涉及工業(yè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種主動(dòng)柔性力控制設(shè)備。

背景技術(shù)：

主動(dòng)柔性力控制是指在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中還能夠同時(shí)控制運(yùn)動(dòng)構(gòu)件輸出力的大小。在自動(dòng)化及機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域中，主動(dòng)力控制技術(shù)是眾多應(yīng)用場景中需要用到的關(guān)鍵技術(shù)之一，例如自動(dòng)化拋光，自動(dòng)化磨削及自動(dòng)化裝配等應(yīng)用。在這類應(yīng)用中現(xiàn)有解決方案大部分是利用氣缸作為驅(qū)動(dòng)，通過控制內(nèi)部壓力實(shí)現(xiàn)輸出力控制，在機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用中的另一種解決方案是采用六軸通用機(jī)器人其末端安裝力傳感器，根據(jù)力反饋來控制各關(guān)節(jié)電機(jī)輸出力矩大小，進(jìn)而控制末端接觸力的大小。市面上大部分采用的力控制技術(shù)為被動(dòng)式力控制，只能實(shí)現(xiàn)單一環(huán)境下的力控制，不具有通用性和智能性。

采用氣缸作為驅(qū)動(dòng)的方式成本較低，在低速應(yīng)用中對力控制要求不高的條件下非常合適，缺點(diǎn)是采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，輸出力會(huì)有比較長的滯后，無法適用于相對高速的環(huán)境下。采用六軸通用機(jī)器人時(shí)根據(jù)末端力傳感器的力反饋來控制各關(guān)節(jié)電機(jī)力矩輸出，準(zhǔn)確性和速度良好，缺點(diǎn)是成本非常高，試用于高端自動(dòng)化裝備，對于低端自動(dòng)化應(yīng)用成本太高。

其次，現(xiàn)有設(shè)備還存在以下問題：1)現(xiàn)有設(shè)備的力控制不具備通用性；2)對于力控制末端的自重影響沒有消除；3)由于末端自重影響只能實(shí)現(xiàn)固定方向的力控制(采用力傳感器的六軸機(jī)器人除外)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種主動(dòng)柔性力控制設(shè)備。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種主動(dòng)柔性力控制設(shè)備，其包括力控本體，所述力控本體包括上蓋、防護(hù)罩和底板，防護(hù)罩環(huán)繞底板周邊設(shè)置，并且上蓋封合防護(hù)罩的上側(cè)面，底板封合防護(hù)罩的下側(cè)面；所述力控本體內(nèi)設(shè)置有固定機(jī)構(gòu)、中間運(yùn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)；所述中間運(yùn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述固定機(jī)構(gòu)上并沿其滑動(dòng)，所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述上蓋的下側(cè)面且所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)可沿所述固定機(jī)構(gòu)滑動(dòng)；所述上蓋開設(shè)有螺紋孔，待控制的力控對象通過所述螺紋孔安裝在所述力控本體上；所述力控本體還設(shè)有用于檢測運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)位置變化的直線光柵傳感器。

防護(hù)罩用于保護(hù)本主動(dòng)柔性力控制設(shè)備；運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與上蓋配合，從而將待控制的力控對象安裝好并進(jìn)行柔性力控制的檢測；直線光柵傳感器可檢測運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)位置變化，從而確認(rèn)待控制的力控對象的表征力的大小。

所述固定機(jī)構(gòu)包括第一直線導(dǎo)軌、第二直線導(dǎo)軌、伺服電機(jī)、絲桿模組、同步帶、第一同步輪、第二同步輪和安裝板，所述第一直線導(dǎo)軌、第二直線導(dǎo)軌、伺服電機(jī)、絲桿模組分別固定在所述底板上；所述第一直線導(dǎo)軌的兩端分別設(shè)置有第一限位塊和第二限位塊，所述第二直線導(dǎo)軌的兩端分別設(shè)置有第三限位塊和第四限位塊，所述第一直線導(dǎo)軌與第二直線導(dǎo)軌對稱設(shè)置且相互平行，所述伺服電機(jī)與絲桿模組位于第一直線導(dǎo)軌與第二直線導(dǎo)軌之間；所述絲桿模組包括傳動(dòng)絲桿、第一固定座、第二固定座、固定在第一固定座內(nèi)的第一軸承、以及固定在第二固定座內(nèi)的第二軸承，所述第二固定座固定在所述底板上，所述傳動(dòng)絲桿的兩端分別套入所述第一軸承、第二軸承內(nèi)；所述伺服電機(jī)通過所述安裝板固定在所述底板上，所述第一固定座設(shè)置在所述安裝板上，所述第一同步輪設(shè)置在所述伺服電機(jī)的輸出軸上，所述第二同步輪設(shè)置在由所述第一軸承伸出的傳動(dòng)絲桿上，第一同步輪通過所述同步帶與所述第二同步輪聯(lián)結(jié)在一起。第一軸承與第二軸承的設(shè)置，使得傳動(dòng)絲桿在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下在兩軸承內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第一同步輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過同步帶聯(lián)動(dòng)第二同步輪，從而轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)絲桿。

所述中間運(yùn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)包括運(yùn)動(dòng)支架、設(shè)置在所述第一直線導(dǎo)軌上并沿其滑行的第一滑塊、設(shè)置在所述第二直線導(dǎo)軌上并沿其滑行的第二滑塊、滾珠軸承、彈簧；所述第一滑塊與第二滑塊分別固定在所述運(yùn)動(dòng)支架的兩端，所述滾珠軸承與所述彈簧分別固定在所述運(yùn)動(dòng)支架上，且所述滾軸軸承將所述運(yùn)動(dòng)支架兩端貫穿，所述傳動(dòng)絲桿穿設(shè)在所述滾珠軸承上；所述直線光柵傳感器包括光柵支架和光柵讀數(shù)頭，所述光柵支架設(shè)置在所述運(yùn)動(dòng)支架上，所述光柵讀數(shù)頭固定在所述光柵支架上。在傳動(dòng)絲桿的傳動(dòng)之下，滾珠軸承帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)支架沿傳動(dòng)絲桿移動(dòng)。

所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)包括分別設(shè)置在所述上蓋下側(cè)面上的滑塊連接板、光柵尺、鏈接板、以及開光擋板，所述滑塊連接板上設(shè)置有第三滑塊；所述鏈接板在所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)移動(dòng)時(shí)抵觸或脫離所述彈簧的自由端；所述光柵讀數(shù)頭對準(zhǔn)所述光柵尺；所述第三滑塊及滑塊連接板分別設(shè)置有四個(gè)，每兩個(gè)滑塊連接板位于上蓋板的同一側(cè)邊上，上蓋板兩側(cè)的滑塊連接板對稱設(shè)置；位于一側(cè)邊的兩個(gè)所述第三滑塊設(shè)置在所述第一直線導(dǎo)軌上并沿其滑行，位于另一側(cè)邊的兩個(gè)所述第三滑塊設(shè)置在所述第二直線導(dǎo)軌上并沿其滑行。第三滑塊的設(shè)置，可使得運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)可沿兩條直線導(dǎo)軌滑行；光柵讀數(shù)頭對準(zhǔn)光柵尺，可及時(shí)對光柵尺進(jìn)行讀數(shù)；運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)滑行時(shí)，鏈接板抵觸或脫離彈簧的自由端，光柵讀數(shù)頭讀出光柵尺上初始狀態(tài)的讀數(shù)，從而檢測到距離的變化，即彈簧伸縮量的大小，可獲知力控對象的受力，根據(jù)力的反饋來控制伺服電機(jī)輸出力矩大小。

所述底板設(shè)置有順次并排設(shè)置的第一光電限位傳感器、第二光電限位傳感器、第三光電限位傳感器，所述開光擋板隨所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)而穿過第一光電限位傳感器或第二光電限位傳感器或第三光電限位傳感器。開光擋板的穿過，使得各光電限位傳感器的光信號(hào)切斷，從而確認(rèn)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)行進(jìn)的位置信息。

所述底板設(shè)置有用于檢測所述伺服電機(jī)輸出力與重力軸的夾角的傾角傳感器。傾角傳感器檢測出伺服電機(jī)輸出力與重力軸的夾角后，根據(jù)負(fù)載自重計(jì)算出要輸出設(shè)定的末端推力需要伺服電機(jī)提供相應(yīng)的輸出力。

以所述第一固定座與所述第二固定座相對的一側(cè)為內(nèi)側(cè)，所述第一固定座的內(nèi)側(cè)與所述第二固定座的內(nèi)側(cè)分別設(shè)置有緩沖擋塊。緩沖擋塊即可增加對上蓋的支撐，又可避免中間運(yùn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)對兩個(gè)固定座的撞擊，形成對固定座的緩沖保護(hù)。

所述上蓋的下側(cè)面設(shè)置有墊板，墊板上下側(cè)面貫穿開設(shè)有缺口，所述光柵尺位于缺口內(nèi)。

所述底板下側(cè)面設(shè)置有連接法蘭。力控本體可通過連接法蘭固定在與其連接的部件上。

與現(xiàn)有技術(shù)對比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本裝置成本低、通用性強(qiáng)，安裝靈活簡便，力控本體可加裝各種自定義工具，進(jìn)行力控制；采用伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快；采用直線光柵傳感器檢測的位置信息來表征離的大小，力控精度高；本裝置采用伺服電機(jī)與直線光柵傳感器、傾角傳感器組成全閉環(huán)，能夠克服自重及負(fù)載，具有雙向力控制及負(fù)載范圍可簡易調(diào)節(jié)的功能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例俯視方向的立體圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例仰視方向的立體圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例固定機(jī)構(gòu)安裝在底板的俯視圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例固定機(jī)構(gòu)安裝在底板的立體圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中間運(yùn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)的立體圖之一；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例中間運(yùn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)的立體圖之二；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例中間運(yùn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)的立體圖之三；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)安裝在上蓋的立體圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)安裝在上蓋的俯視圖；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)安裝在上蓋的側(cè)視圖；

圖11為本發(fā)明實(shí)施例固定機(jī)構(gòu)與中間運(yùn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)安裝后的俯視圖；

圖12為圖11中a-a向剖視圖；

圖13為本發(fā)明實(shí)施例固定機(jī)構(gòu)與中間運(yùn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)安裝后的立體圖之一；

圖14為本發(fā)明實(shí)施例固定機(jī)構(gòu)與中間運(yùn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)安裝后的立體圖之二；

圖15為圖11加裝墊板后的俯視圖；

圖16為圖11加裝墊板后的立體圖。

圖中附圖標(biāo)記含義：1、上蓋；2、防護(hù)罩；3、底板；4、螺紋孔；5、第一直線導(dǎo)軌；6、第二直線導(dǎo)軌；7、伺服電機(jī)；8、同步帶；9、第一同步輪；10、第二同步輪；11、第一限位塊；12、第二限位塊；13、第三限位塊；14、第四限位塊；15、傳動(dòng)絲桿；16、第一固定座；17、第二固定座；18、第一軸承；19、第二軸承；20、安裝板；21、運(yùn)動(dòng)支架；22、第一滑塊；23、第二滑塊；24、滾珠軸承；25、彈簧；26、光柵支架；27、光柵讀數(shù)頭；28、滑塊連接板；29、光柵尺；30、鏈接板；31、開光擋板；32、第三滑塊；33、第一光電限位傳感器；34、第二光電限位傳感器；35、第三光電限位傳感器；36、傾角傳感器；37、緩沖擋塊；38、墊板；39、缺口；40、連接法蘭。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例

參閱圖1至圖16，為一種主動(dòng)柔性力控制設(shè)備，其包括力控本體，力控本體包括上蓋1、防護(hù)罩2和底板3，防護(hù)罩2環(huán)繞底板3周邊設(shè)置，并且上蓋1封合防護(hù)罩2的上側(cè)面，底板3封合防護(hù)罩2的下側(cè)面；力控本體內(nèi)設(shè)置有固定機(jī)構(gòu)、中間運(yùn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)；中間運(yùn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)設(shè)置在固定機(jī)構(gòu)上并沿其滑動(dòng)，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)設(shè)置在上蓋1的下側(cè)面且運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)可沿固定機(jī)構(gòu)滑動(dòng)；上蓋1開設(shè)有螺紋孔4，待控制的力控對象通過螺紋孔4安裝在力控本體上；力控本體還設(shè)有用于檢測運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)位置變化的直線光柵傳感器。圖1中箭頭方向表示運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)部的運(yùn)動(dòng)方向。

防護(hù)罩2用于保護(hù)本主動(dòng)柔性力控制設(shè)備；運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與上蓋1配合，從而將待控制的力控對象安裝好并進(jìn)行柔性力控制的檢測；直線光柵傳感器可檢測運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)位置變化，從而確認(rèn)待控制的力控對象的表征力的大小。

參閱圖3及圖4，固定機(jī)構(gòu)包括第一直線導(dǎo)軌5、第二直線導(dǎo)軌6、伺服電機(jī)7、絲桿模組、同步帶8、第一同步輪9、第二同步輪10和安裝板20，第一直線導(dǎo)軌5、第二直線導(dǎo)軌6、伺服電機(jī)7、絲桿模組分別固定在底板3上；第一直線導(dǎo)軌5的兩端分別設(shè)置有第一限位塊11和第二限位塊12，第二直線導(dǎo)軌6的兩端分別設(shè)置有第三限位塊13和第四限位塊14，第一直線導(dǎo)軌5與第二直線導(dǎo)軌6對稱設(shè)置且相互平行，伺服電機(jī)7與絲桿模組位于第一直線導(dǎo)軌5與第二直線導(dǎo)軌6之間；絲桿模組包括傳動(dòng)絲桿15、第一固定座16、第二固定座17、固定在第一固定座16內(nèi)的第一軸承18、以及固定在第二固定座17內(nèi)的第二軸承19，第二固定座17固定在底板3上，傳動(dòng)絲桿15的兩端分別套入第一軸承18、第二軸承19內(nèi)；伺服電機(jī)7通過安裝板20固定在底板3上，第一固定座16設(shè)置在安裝板20上，第一同步輪9設(shè)置在伺服電機(jī)7的輸出軸上，第二同步輪10設(shè)置在由第一軸承18伸出的傳動(dòng)絲桿15上，第一同步輪9通過同步帶8與第二同步輪10聯(lián)結(jié)在一起。第一軸承18與第二軸承19的設(shè)置，使得傳動(dòng)絲桿15在伺服電機(jī)7的驅(qū)動(dòng)下在兩軸承內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；伺服電機(jī)7轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第一同步輪9轉(zhuǎn)動(dòng)，通過同步帶8聯(lián)動(dòng)第二同步輪10，從而轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)絲桿15。

參閱圖5至圖7，中間運(yùn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)包括運(yùn)動(dòng)支架21、設(shè)置在第一直線導(dǎo)軌5上并沿其滑行的第一滑塊22、設(shè)置在第二直線導(dǎo)軌6上并沿其滑行的第二滑塊23、滾珠軸承24、彈簧25；第一滑塊22與第二滑塊23分別固定在運(yùn)動(dòng)支架21的兩端，滾珠軸承24與彈簧25分別固定在運(yùn)動(dòng)支架21上，且滾軸軸承將運(yùn)動(dòng)支架21兩端貫穿，傳動(dòng)絲桿15穿設(shè)在滾珠軸承24上；直線光柵傳感器包括光柵支架26和光柵讀數(shù)頭27，光柵支架26設(shè)置在運(yùn)動(dòng)支架21上，光柵讀數(shù)頭27固定在光柵支架26上。在傳動(dòng)絲桿15的傳動(dòng)之下，滾珠軸承24帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)支架21沿傳動(dòng)絲桿15移動(dòng)。

參閱圖8及圖9，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)包括分別設(shè)置在上蓋1下側(cè)面上的滑塊連接板28、光柵尺29、鏈接板30、以及開光擋板31，滑塊連接板28上設(shè)置有第三滑塊32；鏈接板30在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)移動(dòng)時(shí)抵觸或脫離彈簧25的自由端；光柵讀數(shù)頭27對準(zhǔn)光柵尺29；第三滑塊32及滑塊連接板28分別設(shè)置有四個(gè)，每兩個(gè)滑塊連接板28位于上蓋1板的同一側(cè)邊上，上蓋1板兩側(cè)的滑塊連接板28對稱設(shè)置；位于一側(cè)邊的兩個(gè)第三滑塊32設(shè)置在第一直線導(dǎo)軌5上并沿其滑行，位于另一側(cè)邊的兩個(gè)第三滑塊32設(shè)置在第二直線導(dǎo)軌6上并沿其滑行。第三滑塊32的設(shè)置，可使得運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)可沿兩條直線導(dǎo)軌滑行；光柵讀數(shù)頭27對準(zhǔn)光柵尺29，可及時(shí)對光柵尺29進(jìn)行讀數(shù)；運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)滑行時(shí)，鏈接板30抵觸或脫離彈簧25的自由端，光柵讀數(shù)頭27讀出光柵尺29上初始狀態(tài)的讀數(shù)，從而檢測到距離的變化，即彈簧25伸縮量的大小，可獲知力控對象的受力，根據(jù)力的反饋來控制伺服電機(jī)7輸出力矩大小。

底板3設(shè)置有順次并排設(shè)置的第一光電限位傳感器33、第二光電限位傳感器34、第三光電限位傳感器35，開光擋板31隨運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)而穿過第一光電限位傳感器33或第二光電限位傳感器34或第三光電限位傳感器35。開光擋板31的穿過，使得各光電限位傳感器的光信號(hào)切斷，從而確認(rèn)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)行進(jìn)的位置信息。

底板3設(shè)置有用于檢測伺服電機(jī)7輸出力與重力軸的夾角的傾角傳感器36。傾角傳感器36檢測出伺服電機(jī)7輸出力與重力軸的夾角后，根據(jù)負(fù)載自重計(jì)算出要輸出設(shè)定的末端推力需要伺服電機(jī)7提供相應(yīng)的輸出力。

以第一固定座16與第二固定座17相對的一側(cè)為內(nèi)側(cè)，第一固定座16的內(nèi)側(cè)與第二固定座17的內(nèi)側(cè)分別設(shè)置有緩沖擋塊37。緩沖擋塊37即可增加對上蓋1的支撐，又可避免中間運(yùn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)對兩個(gè)固定座的撞擊，形成對固定座的緩沖保護(hù)。

上蓋1的下側(cè)面設(shè)置有墊板38，墊板38上下側(cè)面貫穿開設(shè)有缺口39，光柵尺29位于缺口39內(nèi)。

底板3下側(cè)面設(shè)置有連接法蘭40。力控本體可通過連接法蘭40固定在與其連接的部件上。

本實(shí)施例中，傾角傳感器36能夠檢測伺服電機(jī)7輸出力與重力軸的夾角，并根據(jù)負(fù)載自重計(jì)算出要輸出設(shè)定的末端推力需要伺服電機(jī)7提供相應(yīng)的輸出力。

上述結(jié)構(gòu)直線光柵傳感器檢測到的距離變化為彈簧25的伸縮量的大小，根據(jù)胡克定律，即運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)所受到的彈簧25推力大小可通過光柵傳感器檢測到的位置信息來表征。直線光柵傳感器作為伺服電機(jī)7的位置反饋可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)光柵傳感器的位置信息控制伺服電機(jī)7的轉(zhuǎn)動(dòng)，即控制位于中間運(yùn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)支架21與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)的鏈接板30的相對距離l，彈簧25位于中間運(yùn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)支架21與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)的鏈接板30之間，兩者的相互作用力正比于l，即實(shí)現(xiàn)了全閉環(huán)的力控制系統(tǒng)。

本裝置實(shí)現(xiàn)空間任意方向的快速精確力控制，配合獨(dú)立控制器，可自由安裝在所需位置，并可在短距離內(nèi)(數(shù)厘米)實(shí)現(xiàn)任意位置的力控制。

本裝置中傾角傳感器36又稱陀螺儀傳感器，本裝置的工作過程如下：

系統(tǒng)平衡時(shí)，圖13中間運(yùn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)內(nèi)部的彈簧25處于拉伸或壓縮狀態(tài)，彈簧25產(chǎn)生的彈力fc、重力gf分力(根據(jù)傾角傳感器36反饋的傾角計(jì)算)與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)及輸出力fo平衡。

當(dāng)擾動(dòng)外力△f作用在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)(圖8)時(shí)，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)將沿圖1所示箭頭所示方向產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，從而使彈簧25產(chǎn)生壓縮或拉伸并產(chǎn)生△x的變形量，由于光柵讀數(shù)頭27和光柵尺29分別位于中間運(yùn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)上，彈簧25變形量△x可直接由光柵傳感器檢測出來，因△f與△x為線性關(guān)系，即光柵尺29此時(shí)作為力傳感器使用，擾動(dòng)外力△f引起彈簧25產(chǎn)生△x的形變。

控制系統(tǒng)為雙閉環(huán)形式的隨動(dòng)系統(tǒng)，即通過控彈簧25一端(與傳動(dòng)絲桿15上的滾珠軸承24固定)的位置來使△x為零，即△f為零，來實(shí)現(xiàn)輸出力fo的力控制。

如下為恒力控制的示例：當(dāng)輸出力fo為10n時(shí)，彈簧25原壓縮量為xo外部突然有2n的反作用力作用在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)上，此時(shí)彈簧25受力平衡被破壞，假設(shè)彈簧25彈性系數(shù)為1mm/n，此時(shí)彈簧25的一端(與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)相連接的一端)與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)將同時(shí)產(chǎn)生2mm的移動(dòng)，此時(shí)系統(tǒng)輸出力為fo為12n，由于系統(tǒng)為雙閉環(huán)隨動(dòng)系統(tǒng)，光柵傳感器檢測出2mm的移動(dòng)后，通過控制伺服電機(jī)7帶動(dòng)傳動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)使與彈簧25另一端固定的滾珠軸承24產(chǎn)生沿傳動(dòng)絲杠軸向的移動(dòng)，移動(dòng)量為2mm，此時(shí)彈簧25將又恢復(fù)到原壓縮量xo，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)輸出力又變回fo。即實(shí)現(xiàn)了fo輸出恒為10n的力。

上列詳細(xì)說明是針對本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說明，該實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。