申请/专利权人：曲阜师范大学

申请日：2020-02-28

公开（公告）日：2021-04-13

公开（公告）号：CN212947879U

主分类号：B25J18/00(20060101)

分类号：B25J18/00(20060101);B25J19/00(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.04.13#授权

摘要：本实用新型公开了一种磁悬浮机器手臂支撑装置，采用内外定子和支撑旋转体复合结构以及磁悬浮支撑技术，使得支撑旋转体在内外定子支撑下旋转定位，利用内定子和旋转转子间的电磁吸力，消纳机器手臂对支撑塔架机械压力，动态调整内定子和支撑旋转体气隙，实现机器手臂轴向基准的柔性可调，以及支撑旋转体的严格无摩擦定位控制，引入了基于外定子轴向磁环带和内转子磁槽结构的被动阻尼系统，被动平抑机器手臂系统重力波动对定转子之间气隙影响，确保机器手臂支撑系统轴向基准的稳定。该实用新型的真正实用化将有效拓宽机器手臂工作空间，解决传统机器手臂支撑系统无法轴向基准调整以及旋转定位精度不高问题。

主权项：1.一种磁悬浮机器手臂支撑装置，其特征是，包括支撑塔架、支撑旋转体、机器手臂、被动阻尼、主控单元、变流器单元、气隙传感器、压力传感器、编码器组成，完成机器手臂基准高度、旋转角度的无摩擦定位；所述支撑塔架包括内定子、外定子和支撑底座，所述内定子和外定子轴向高度一致，确定支撑旋转体的原始基准，内定子为“T”字形结构，上端面为圆盘状结构，设置4个正交分布的压力传感器，所述压力传感器测量支撑旋转体对内定子的压力，所述上端面下侧设置定子三相绕组，和定子变流器相联，产生电磁转矩，驱动支撑旋转体旋转定位，外定子为圆柱型机壳，所述支撑底座将内定子和外定子刚性联结，协同支撑机器人手臂轴向重力；所述支撑旋转体包括支撑固定体和旋转体转子，所述支撑固定体稳定机器手臂，限制机器手臂基准高度，上端设置长臂伺服、编码器和随动轴承，所述长臂伺服位于支撑固定体上端与机器手臂机械耦合处，与伺服驱动器相连，驱动机器手臂运动角度调整；所述旋转体转子内嵌于内定子和外定子构成的腔室内，底端设置16个按照NS排列的上浮绕组，所述上浮绕组为直流励磁绕组，与上浮变流器相联，上浮绕组电流由上浮变流器控制，产生悬浮吸力悬浮支撑旋转体；所述机器手臂为机器手臂支撑系统的取物执行机构，包括支撑长臂、支撑短臂、斜撑、取物抓手，在支撑旋转体基准高度和旋转角度支撑下，通过伺服电机角度调整，精确取物和优化轨迹运行；所述被动阻尼由4个磁环带和旋转体转子磁槽两部分构成，所述磁环带是由4个轴向充磁的永磁体组合而成，位于外定子内侧，所述旋转体转子磁槽位于支撑旋转体外侧，转子磁槽轴向高度设置为磁环带对应轴向高度的23；所述主控单元CPU为ARMSTM32，外围端口和编码器、气隙传感器物理联结，获取机器手臂位置，接收机器手臂设定的目标位置，实时转化为基准高度、旋转定位角度、支撑长臂和支撑短臂的俯仰设定角度，通过光纤传输至变流器单元；所述变流器单元包括上浮变流器、定子变流器、长臂伺服驱动器和短臂伺服驱动器，所述上浮变流器为H桥变流器，与上浮绕组相连，调节上浮绕组电流，控制支撑旋转体基准高度；所述定子变流器为三相桥逆变器，与三相转子绕组相连，接收主控制单元下达的支撑旋转体的定位旋转角度，控制三相绕组电流，旋转支撑旋转体；所述长臂伺服驱动器和短臂伺服驱动器，为三相桥逆变器，接收支撑长臂和支撑短臂的俯仰设定角度，控制驱动转矩，调整机器臂角度。

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权利要求：

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