(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211196182.5 (22)申请日 2022.09.28 (71)申请人 华南理工大 学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 381号 (72)发明人 邱志成　何尚宇　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 专利代理师 郑秋松 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 倒山字型多柔性梁耦合机械臂的振动测控 装置及方法 (57)摘要 本发明公开了一种倒山字型多柔性梁耦合 机械臂的振动测控装置， 包括机械臂本体、 振动 检测部分和驱动控制部分； 机械臂本体包括第一 柔性梁、 第二柔性梁、 第三柔性梁、 第四柔性梁、 第五柔性梁、 第六柔性梁、 第七柔性梁、 第八柔性 梁、 第九柔性梁、 第十柔性梁、 第一垫板、 第二垫 板和弹簧， 振动检测部分包括压电传感器、 加速 度传感器和激光位移传感器， 驱动控制部分包括 压电驱动器、 压电放大电路、 电荷放大器、 端子 板、 运动控制卡和计算机； 计算机接收设置于柔 性梁上的压电传感器和加速度传感器以及投射 于柔性梁上的激光位移传感器的检测 信号， 并经 过处理得到控制信号， 通过运动控制卡及端子板 输出到压电放大电路， 通过压电驱动器控制柔性 梁的振动。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 115468606 A 2022.12.13 CN 115468606 A 1.一种倒山字型多柔性梁耦合机械臂的振动测控装置， 其特征在于， 包括机械臂本体、 振动检测部分和驱动控制部分； 机械臂本体包括第一柔性梁、 第二柔性梁、 第三柔性梁、 第四柔性梁、 第五柔性梁、 第六 柔性梁、 第七柔性梁、 第八柔性梁、 第九柔性梁、 第十柔性梁、 第一垫板、 第二垫板和弹簧， 第 一柔性梁、 第二柔性梁、 第三柔性梁、 第四柔性梁、 第五柔性梁、 第六柔性梁、 第九柔性梁和 第十柔性梁竖直放置， 第七柔性梁和第八柔性梁水平放置， 第七柔性梁和第八柔性梁的宽 面与水平方向垂直， 第一柔性梁和第二柔性梁一端分别固定于第 一垫板两端， 第 三柔性梁和第四柔性梁一 端分别固定于第二垫板两端， 第一柔性梁、 第二柔性梁、 第三柔性梁和第四柔性梁另一端均 固定于实验台， 第五柔性梁一端与第一垫板中部固定， 另一端与第七柔性梁中部固定， 第六 柔性梁一端与第二垫板中部固定， 另一端与第八柔性梁中部固定， 第七柔性梁一端与第九 柔性梁一端固定， 第八柔性梁一端与第十柔性梁一端固定， 第七柔性梁、 第八柔性梁、 第九 柔性梁和第十柔性梁另一端均为自由端， 第七柔性梁和第八柔性梁的自由端通过弹簧耦 合， 第九柔 性梁和第十柔 性梁的自由端通过弹簧耦合； 振动检测部分包括压电传感器、 加速度传感器和激光位移传感器， 压电传感器设置于 每一根柔性梁上， 加速度传感器设置于第九柔性梁和第十柔性梁上， 激光位移传感器投射 于第七柔 性梁和第八柔 性梁的自由端； 驱动控制部分包括压电驱动器、 压电放大电路、 电荷放大器、 端子板、 运动控制卡和计 算机， 压电驱动器设置于每一根柔性梁 上， 压电放大电路与压电驱动器连接， 电荷放大器与 压电传感器和加速度传感器连接， 激光位移传感器、 压电放大电路、 电荷放大器和运动控制 卡分别与端子 板连接， 计算机与运动控制卡连接； 计算机接收压电传感器、 加速度传感器以及激光位移传感器的检测信号经过处理得到 控制信号， 通过运动控制卡及端子板输出到压电放大电路， 通过压电驱动器控制每一根柔 性梁的振动。 2.根据权利要求1所述的倒 山字型多柔性梁耦合机械臂的振动测控装置， 其特征在于， 柔性梁与柔 性梁之间、 以及柔 性梁与第一垫 板和第二垫 板之间分别通过夹 板固定。 3.根据权利要求2所述的倒 山字型多柔性梁耦合机械臂的振动测控装置， 其特征在于， 压电传感器为压电陶瓷片， 压电传感器安装于每一根柔性梁宽度方向中心线且距离夹板 150mm的位置， 姿态角为0 °， 单面粘贴。 4.根据权利要求3所述的倒 山字型多柔性梁耦合机械臂的振动测控装置， 其特征在于， 压电传感器总计有12片， 第七柔性梁和第八柔性梁 各粘贴2片， 第一柔性梁、 第二柔性梁、 第 三柔性梁、 第四柔 性梁、 第五柔 性梁、 第六柔 性梁、 第九柔 性梁和第十柔 性梁各粘贴1片。 5.根据权利要求2所述的倒 山字型多柔性梁耦合机械臂的振动测控装置， 其特征在于， 压电驱动器为压电陶瓷片， 压电驱动器粘贴于每一根柔性梁距离夹板60mm位置处， 且关于 宽度方向中线对称， 姿态角为0 °， 双面对称粘贴。 6.根据权利要求5所述的倒 山字型多柔性梁耦合机械臂的振动测控装置， 其特征在于， 压电驱动器总计有48片， 第七柔性梁和第八柔性梁 各粘贴8片， 第一柔性梁、 第二柔性梁、 第 三柔性梁、 第四柔 性梁、 第五柔 性梁、 第六柔 性梁、 第九柔 性梁和第十柔 性梁各粘贴4片。 7.根据权利要求1所述的倒 山字型多柔性梁耦合机械臂的振动测控装置， 其特征在于，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115468606 A 2运动控制卡包括A/D转换模块， A/D转换模块用于模拟信号和数字信号的转换。 8.根据权利要求1所述的倒 山字型多柔性梁耦合机械臂的振动测控装置， 其特征在于， 第七柔性梁和 第八柔性梁的自由端耦合的弹簧通过第一支架固定， 第九柔性梁和 第十柔性 梁的自由端 耦合的弹簧 通过第二支 架固定。 9.根据权利要求8所述的倒 山字型多柔性梁耦合机械臂的振动测控装置， 其特征在于， 激光位移传感器分别正对第七柔性梁和第八柔性梁的自由端， 激光位移传感器通过第三支 架固定于实验台。 10.一种倒山字型多柔性耦合机械臂的振动测控方法， 采用权利要求1至9任一项所述 的倒山字型多柔 性梁耦合机 械臂的振动测控 装置， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1.压电传感器检测每一根柔性梁的振动， 加速度传感器检测第九柔性梁和第十柔性 梁的振动加速度， 激光 位移传感器 检测第七柔 性梁和第八柔 性梁的振动位移； S2.压电传感器和加速度传感器的检测信号经过电荷放大器和端子板的传输， 通过运 动控制卡输入计算机， 激光 位移传感器的检测信号由端子 板和运动控制卡输入计算机； S3.计算机对压电传感器、 加速度传感器和激光位移传感器的检测信号进行处理得到 控制信号， 经过运动控制卡和端子板输出到压电放大电路， 通过压电驱动器控制每一根柔 性梁的振动。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115468606 A 3