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摘要
针对目前抛磨机器人气动式末端力控装置普遍存在响应速度慢、力控精度低的共性问题，设计了一种基于音圈电机直驱的高精度末端力控装置。通过将氮气弹簧和音圈电机并联的方式，使之在具备高力控精度和高响应速度的同时还具备良好的缓冲性能；通过引入拉伸弹簧，进一步提高了系统的响应速度和力控带宽；通过将氮气弹簧安装在中空音圈电机内部，保证了其结构紧凑。建立了氮气弹簧弹力和位移的关系模型和系统的动力学模型，并对弹簧刚度进行了优化。最后，研制出系统样机并开展了实验验证，结果显示该力控装置响应时间小于0.1 s,力控制精度为±0.1 N,其力控性能明显优于传统的力控装置。
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单位中国科学院宁波材料技术与工程研究所; 宁波大学科学技术学院
